5-3第一定律对于热力学过程的应用

1、过程特征 常量过程方程 常量5-3 第一定律对于热力学过程的应用1 等体过程等体过程系统对外不做功一、三个等值过程由理想气体状态方程由热力学第一定律1212等体升压等体降压外界传给气体的热量全部用于增加气体的内能气体放出的热量为气体内能的减少过程方程 常量过程特征 常量2 等压过程 系统对外做功内能的改变量12A吸收的热量由热力学第一定律由理想气体状态方程12A12A等 压 膨 胀等 压 压 缩 气体吸收的热量，一部分用于内能的增加，一部分用于对外作功外界对气体作的功和内能的减少均转化为热量放出。3.等温过程12过程特征 常量过程方程常量内能的改变量由热力学第一定律12A12AAA等温膨胀等温

2、压缩等温膨胀中系统吸收的热量全部用来对外作功。等温压缩中系统放出的热量全部来自外界所作的功。例1 质量为2.810-3kg 、温度为27 、压强 1atm的氮气，先使之等压膨胀到原来体积的两倍；再在容积不变下，使压强加倍，最后做等温膨胀，使压强降低至1atm 。 求：整个过程中的功，热量及内能的变化。 解：所有过程都是准静态过程，如p-V 图所示。已知初始态由理想气体状态方程 可以得出例2 10mol 氧气由状态1 变化到状态2 经历过程如图 ，(1)沿1 m 2 路径；(2)沿1 2 直线。解:1，2，m点的状态参量： =10mol,p2= pm = 20atmp1=5atm V1=Vm=5

3、010-3m3 V2=10 10-3m3分别求两过程中的A,Q 和E .(1)对于 1m 2 过程= -0.13 105J = -0.94 105J A=A1m+Am2=-0.81 105J Q=E2E1A A1m=0 （2）12过程：Q = A+E=-0.64 105J 例3 一气缸中贮有氮气，质量为1.25kg。在标准大气压下缓慢地加热，使温度升高1K。试求气体膨胀时所作的功A、气体内能的增量E以及气体所吸收的热量Q。因i=5,所以Cv=2.5R，可得 解： 因过程是等压的，得5-3 第一定律对于热力学过程的应用1 等体过程一、三个等值过程2 等压过程12A3.等温过程12二 绝热过程 系

4、统与外界无热交换的状态变化过程就是绝热过程。过程特征热力学第一定律绝热过程的功绝热的汽缸壁和活塞推导绝热过程方程泊松公式两边积分联立求解得对于微小绝热过程理想气体状态方程常量常量利用理想气体状态方程还可以得再由定义计算功12A绝热膨胀12A绝热压缩 A A问题： 在绝热膨胀和绝热压缩过程中，温度如何变化？讨论绝热线和等温线气体动理论的微观解释：在等温过程中，体积增加V绝热线比等温线陡ABC等温线绝热线在绝热过程中，体积增加V压强减小压强减小 绝热线比等温线陡.归纳理想气体状态方程VpRT热力学第一定律QAEQEpVdATTT21E2E1E2iRVpVRgVpTVcTnnccccccnEAQ过程

5、过程方程pVpVg000pV或TR或RT1lnV21V1p1VlnP12PRT1lnV21V1p1VlnP12P或11pVp22Vg1等体等压等温绝热TnVcTnVcTnVcTnVcpTncnnnpT常量VT常量常量常量例4 如图，对同一气体，I为绝热过程，那么J和K过程是吸热还是放热?解：对绝热过程对J过程J过程为吸热过程对K过程K过程为放热过程放热吸热解：(1)由过程曲线知A B过程作功最多等温过程：绝热过程：等压过程吸热最多例5 如图，同一气体经过等压过程AB, 等温过程AC，绝热过程AD。问(1)哪个过程作功最多? (2) 哪个过程吸热最多？(3)哪个过程内能变化最大等压过程：(2)(3)即 过程内能变化最大A B 例6 一定量的某单原子分子理想气体装在密封的气缸内，气缸有活塞。已知初状态现将气体等压加热，体积膨胀2倍，再等体加热使压强增加2倍，最后做绝热膨胀直到温度下降到初态温度。求：(1) 在pV图上将整个过程表示出来(2) 整个过程中内能的改变(3) 整个过程中气体所做的功(4) 整个过程中气体吸收的热量解：（1）整个过程由等压膨胀、等体升压和绝热膨胀组成.（2）由题意，初态温度等于末态温度，内能的改变量为零.（3）整个过程中气体所做的功整个过程中气体所吸收的热量也可以通过 计算所吸收的热量（4）整个