2021-2022学年高二物理竞赛课件：热力学第一定律(共42张PPT)

1、第二节热力学第一定律 3-1-2 热力学第一定律 内能 一、功 热量 内能 3-1-2 热力学第一定律 内能 一、功 热量 内能1、功：通过物体作“宏观位移”来完成的。 3-1-2 热力学第一定律 内能 一、功 热量 内能1、功：通过物体作“宏观位移”来完成的。2、热量：系统之间由于温度不同而传递的 能量 3-1-2 热力学第一定律 内能 焦耳实验T1绝热壁3、内能 3-1-2 热力学第一定律 内能 焦耳实验TT21绝热壁温度上升搅拌器3、内能 3-1-2 热力学第一定律 内能 焦耳实验TT21绝热壁搅拌器外界对系统作功使系统状态改变，根据能量守恒定律所作的功将以某种能量形式储存在系统内，称这

2、一能量为系统的内能。温度上升3、内能 3-1-2 热力学第一定律 内能 在焦耳实验中，只要初末状态一定，不论所经历的过程如何对系统所作的功的数值是相同的。 在焦耳实验中，只要初末状态一定，不论所经历的过程如何对系统所作的功的数值是相同的。也就是内能的改变只决定于初、末状态而与所经历的过程无关。 在焦耳实验中，只要初末状态一定，不论所经历的过程如何对系统所作的功的数值是相同的。也就是内能的改变只决定于初、末状态而与所经历的过程无关。 内能是系统状态的单值函数。 在焦耳实验中，只要初末状态一定，不论所经历的过程如何对系统所作的功的数值是相同的。也就是内能的改变只决定于初、末状态而与所经历的过程无关

3、。 内能是系统状态的单值函数。 例如：理想气体的内能决定于温度。 在焦耳实验中，只要初末状态一定，不论所经历的过程如何对系统所作的功的数值是相同的。也就是内能的改变只决定于初、末状态而与所经历的过程无关。 内能是系统状态的单值函数。 例如：理想气体的内能决定于温度。 只对系统传热也能使系统的状态改变，在这一点上传热和作功是等效的。 二、热力学第一定律EAE=12+Q 二、热力学第一定律EAE=12+吸热为 + ，QQ 二、热力学第一定律EAE=12+吸热为 + ， 放热为 QQ 二、热力学第一定律EAAE=12+吸热为 + ， 放热为 系统对外作功为+，QQ 二、热力学第一定律EAAE=12+

4、吸热为 + ， 放热为 系统对外作功为+，外界对系统作功为QQ 二、热力学第一定律EAAEEE=2112+吸热为 + ， 放热为 系统对外作功为+，外界对系统作功为系统的内能增量QQ 二、热力学第一定律EAAEEE=2112+吸热为 + ， 放热为 系统对外作功为+，外界对系统作功为系统的内能增量 对于一微小的过程第一定律可表示为：QQ 二、热力学第一定律EAAAEEE=2112+吸热为 + ， 放热为 系统对外作功为+，外界对系统作功为系统的内能增量 对于一微小的过程第一定律可表示为：dE+QQQ 二、热力学第一定律ddEAAAEEE=2112+吸热为 + ， 放热为 系统对外作功为+，外界

5、对系统作功为系统的内能增量 对于一微小的过程第一定律可表示为：ddE+ 热力学第一定律的实质是包括热量在内的能量守恒和转换定律。 二、热力学第一定律QQQd 准静态过程功的表达式PdlS 准静态过程功的表达式PdlSF=PS 准静态过程功的表达式PdlSFdlF=PS A. 准静态过程功的表达式dPdlSFdlPSdlF=PS A. 准静态过程功的表达式dPdlSF=dlPSdlF=PS A.P dV 准静态过程功的表达式dPdlSF=dlPSdlF=PS A.P dVA=12P dVVV 准静态过程功的表达式dp1212pPdldoSF=dlP dPSdlF=PS A. 功的几何意义: 功在

6、数值上等于P V 图上过程曲线下的面积。VVVVVA=12P dVVV 准静态过程功的表达式d热力学第一定律可表达为：热力学第一定律可表达为： Q = dE + P dV d微分形式热力学第一定律可表达为：21Q=EE+P dV Q = dE + P dV d微分形式积分形式热力学第一定律可表达为：21abab.PVOmn=EE+P dVVVQ Q = dE + P dV d微分形式积分形式热力学第一定律可表达为：21abab.PVOmnamb和anb过程所作的功不同，吸收的热量也不同。=EE+P dVVVQ Q = dE + P dV d微分形式积分形式热力学第一定律可表达为：21abab.

7、PVOmnamb和anb过程所作的功不同，吸收的热量也不同。所以功、热量和所经历的过程有关，而内能改变只决定于初末态和过程无关。=EE+P dVVVQ Q = dE + P dVd微分形式积分形式三、热容量 三、热容量 在一定过程中，体系吸收热量 Q 与温度T 的变化率。即 C = dQ/dT （J/K0）三、热容量 在一定过程中，体系吸收热量 Q 与温度T 的变化率。即 C = dQ/dT （J/K0）体系为单位摩尔，则称摩尔热容 C(J/molK0)三、热容量 在一定过程中，体系吸收热量 Q 与温度T 的变化率。即 C = dQ/dT （J/K0）体系为单位摩尔，则称摩尔热容 C(J/mo

8、lK0)体系为单位质量，则称比热(容) c(J/kgK0)三、热容量 在一定过程中，体系吸收热量 Q 与温度T 的变化率。即 C = dQ/dT （J/K0）体系为单位摩尔，则称摩尔热容 C(J/molK0)体系为单位质量，则称比热(容) c(J/kgK0)定压热容：CP =(dQ/dT)P = CP 三、热容量 在一定过程中，体系吸收热量 Q 与温度T 的变化率。即 C = dQ/dT （J/K0）体系为单位摩尔，则称摩尔热容 C(J/molK0)体系为单位质量，则称比热(容) c(J/kgK0)定压热容：CP =(dQ/dT)P = CP CP - 称定压摩尔热容三、热容量 在一定过程中，

9、体系吸收热量 Q 与温度T 的变化率。即 C = dQ/dT （J/K0）体系为单位摩尔，则称摩尔热容 C(J/molK0)体系为单位质量，则称比热(容) c(J/kgK0)定压热容：CP =(dQ/dT)P = CP CP - 称定压摩尔热容定体热容：CV =(dQ/dT)V = CV 三、热容量 在一定过程中，体系吸收热量 Q 与温度T 的变化率。即 C = dQ/dT （J/K0）体系为单位摩尔，则称摩尔热容 C(J/molK0)体系为单位质量，则称比热(容) c(J/kgK0)定压热容：CP =(dQ/dT)P = CP CP - 称定压摩尔热容定体热容：CV =(dQ/dT)V =

10、CV CV - 称定体摩尔热容 理想气体的定压摩尔热容 CP 和定体摩尔热容 CV都是常数。例：理想气体从 ( P1，V1 ) 绝热自由膨胀到状态( P2 ，2V1 ) ，试求末态压强 P2 。例：理想气体从 ( P1，V1 ) 绝热自由膨胀到状态( P2 ，2V1 ) ，试求末态压强 P2 。P1，V1初态P2 ，2V1例：理想气体从 ( P1，V1 ) 绝热自由膨胀到状态( P2 ，2V1 ) ，试求末态压强 P2 。P1，V1初态末态例：理想气体从 ( P1，V1 ) 绝热自由膨胀到状态( P2 ，2V1 ) ，试求末态压强 P2 。解：绝热过程：Q=0，例：理想气体从 ( P1，V1

11、) 绝热自由膨胀到状态( P2 ，2V1 ) ，试求末态压强 P2 。解：绝热过程：Q=0，自由膨胀过程：A=0例：理想气体从 ( P1，V1 ) 绝热自由膨胀到状态( P2 ，2V1 ) ，试求末态压强 P2 。解：绝热过程：Q=0，自由膨胀过程：A=0由热力学第一定律：Q = E2 - E1 +A ，例：理想气体从 ( P1，V1 ) 绝热自由膨胀到状态( P2 ，2V1 ) ，试求末态压强 P2 。解：绝热过程：Q=0，自由膨胀过程：A=0由热力学第一定律：Q = E2 - E1 +A ，得 E2 = E1 即：内能不变 例：理想气体从 ( P1，V1 ) 绝热自由膨胀到状态( P2 ，2V1 ) ，试求末态压强 P2 。解：绝热过程：Q=0，自由膨胀过程：A=0由热力学第一定律：Q = E2 - E1 +A ，得 E2 = E1 即：内能不变 因理想气体内能只决定于温度，故 T2 =T1例：理想气体从 ( P1，V1 ) 绝热自由膨胀到状态( P2 ，2V1 ) ，试求末态压强 P2 。解：绝热过程：Q=0，自由膨胀过程：A=0由热力学第一定律：Q = E2 - E1 +A ，得 E2 = E1 即：内能不变 因理想气体内能只决定于温度，故 T2 =T1理想气体的状态方程：P2V2 /T2 = P1V1 /T1 例：理想气体从 ( P1，