第4节 体积功

1、6:48一、体积功定义式的推导一、体积功定义式的推导lFWdsApF外将将F代入上式，得代入上式，得lApWsd外Vp d外图图1-1、体积功示意图、体积功示意图1.4 体积功体积功16:48对于宏观过程对于宏观过程VpWd外如果过程是一个恒外压的过程，则：如果过程是一个恒外压的过程，则：VpW外 (p外外=const)26:48 设在定温下，一定量理想气体在活塞筒设在定温下，一定量理想气体在活塞筒中克服外压中克服外压p外外，经，经3种不同途径，体积从种不同途径，体积从V1膨胀到膨胀到5V1所作的功。所作的功。二、不同膨胀过程中系统对环境所做的功二、不同膨胀过程中系统对环境所做的功图图1-2、

2、膨胀过程的始态和末态、膨胀过程的始态和末态36:481.自由膨胀自由膨胀 (Free Expansion) p外外=0图图1-3、气体体系自由膨胀过程示意图、气体体系自由膨胀过程示意图0外1VpW46:482.一次等外压膨胀（一次等外压膨胀（p外外保持不变）保持不变）W2=-1/5p1(5V1-V1)=-4/5p1V1图图1-4、体系一次膨胀过程示意图、体系一次膨胀过程示意图56:483、外压比内压小一个无穷小的值外压比内压小一个无穷小的值图图1-5、体系可逆膨胀示意图、体系可逆膨胀示意图66:48154)(VVssambdVpdVdppdVpW111155ln5ln1VpVVnRTdVVnR

3、TVV图图1-6、可逆膨胀过程体系做功示意图、可逆膨胀过程体系做功示意图76:48三、可逆压缩过程中环境对系统所做的功三、可逆压缩过程中环境对系统所做的功可逆压缩可逆压缩: 外压比内压大一个无穷小的值外压比内压大一个无穷小的值86:48图图1-7、体系可逆压缩示意图、体系可逆压缩示意图96:48图图1-8、体系可逆压缩示意图、体系可逆压缩示意图(续续)106:48154)(VVssambdVpdVdppdVpW111155ln5ln11VpVVnRTdVVnRTVV图图1-9、可逆膨胀过程体系做功示意图、可逆膨胀过程体系做功示意图116:48可逆膨胀，体系对环境作最大功；可逆压缩，环可逆膨胀，

4、体系对环境作最大功；可逆压缩，环境对体系作最小功。境对体系作最小功。126:48四、可逆过程（四、可逆过程（Reversible Process） 体系经过某一过程从状态（体系经过某一过程从状态（1）变到状态（）变到状态（2）之后，如果之后，如果能使体系和环境都恢复到原来的状能使体系和环境都恢复到原来的状态而未留下任何永久性的变化态而未留下任何永久性的变化，则该过程称为，则该过程称为热力学可逆过程。否则为不可逆过程。热力学可逆过程。否则为不可逆过程。136:48五、可逆过程的特点：五、可逆过程的特点：（1）状态变化时推动力与阻力相差无限小，体）状态变化时推动力与阻力相差无限小，体系与环境始终无

5、限接近于平衡态；系与环境始终无限接近于平衡态； （3）体系变化一个循环后，体系和环境均恢复）体系变化一个循环后，体系和环境均恢复原态，变化过程中无任何耗散效应；原态，变化过程中无任何耗散效应； （4）等温可逆过程中，体系对环境作最大功，）等温可逆过程中，体系对环境作最大功，环境对体系作最小功。环境对体系作最小功。 （2）过程中的任何一个中间态都可以从正、逆）过程中的任何一个中间态都可以从正、逆两个方向到达；两个方向到达；146:48 10 mol的理想气体，压力的理想气体，压力1 013 kPa，温度，温度300 K，分别求出等温时下列过程的功：，分别求出等温时下列过程的功： (1)向真空中膨

6、胀；向真空中膨胀； (2)在外压力在外压力101.3 kPa下体积胀大下体积胀大1 dm3； (3)在外压力在外压力101.3 kPa下膨胀到该气体压力也下膨胀到该气体压力也是是101.3 kPa； (4)定温可逆膨胀到压力为定温可逆膨胀到压力为101.3 kPa。156:48解：解：( 1 ) W = 0 ( 因因p(外外) = 0 )( 2 ) W = 101.31 J = 101.3 J( 3 ) W = p(外外) nRT( 1 / p21 / p1 ) =101.3108.314300(1/101.31/1013) = 22.45 kJ ( 4 ) W =kJ434.57103 .1

7、01101013ln3003145. 810ln3321ppnRT166:48六、可逆相变的体积功六、可逆相变的体积功VpVpVppVpWdd)d(d外176:48习题习题12. 1 mol液体水在液体水在373 K和标准压力下蒸发，和标准压力下蒸发，试计算此过程的体积功。试计算此过程的体积功。(1) 已知在已知在373 K和标准压力下，水蒸气的比体积和标准压力下，水蒸气的比体积(体积除以质量体积除以质量)为为1677 cm3g-1，水的比体积为，水的比体积为1.043 cm3g-1。(2) 假设水的体积比蒸气的体积可略去不计，蒸气假设水的体积比蒸气的体积可略去不计，蒸气作为理想气体。比较两者所得的结果，说明作为理想气体。比较两者所得的结果，说明(2)的省略是否合理。的省略是否合理。186:48kJ057. 3)18043. 1181677(10325.101)(10325.