常树人热学章精品课件

1、常树人热学章第1页，共13页，2022年，5月20日，5点23分，星期三热力学第一定律（一）功、内能和热量热力学第一定律准静态过程与可逆过程第2页，共13页，2022年，5月20日，5点23分，星期三热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的特殊表述。做功与传热的区别？应从宏观的角度认识内能热运动形态的能量内能与其他形式能量的区别？现仅讨论封闭系第3页，共13页，2022年，5月20日，5点23分，星期三热力学的广义功不仅有力学里的机械功，还包括电磁作用时所对应的功。举例：体积功：外界压缩物体，或物体膨胀对外做功液体表面张力做功电池中移动电荷的功磁介质磁化过程的功电介质极化过程的功第4页，共13

2、页，2022年，5月20日，5点23分，星期三从宏观角度定义内能直觉上：和“热”有关的能，不是整体宏观机械能、不是电磁能，那就是“内能”。（不严密）严格定义：（其实离不开直觉，只是表述严密些）绝热过程与绝热功：使系统的变化完全是机械或电磁的直接作用，没有受到其他影响。这就是绝热过程。绝热过程所做的机械或电磁功即是绝热功。焦耳测热功当量的大量实验表明，绝热过程中，无论怎样具体对外做功，功的数量只和系统初末态有关。所以类似于重力势能，可以定义“内能”。第5页，共13页，2022年，5月20日，5点23分，星期三数学表达U=U2-U1=Aa对于气体，一般来说，状态参量是体积V和压强p，所以可以取T,

3、p,V中的任意两个座位独立而完备的热力学变量。U=U(p,V)=U(p,T)=U(V,T)第6页，共13页，2022年，5月20日，5点23分，星期三热量由于温度差而传递的能量，称为热量Q=U-A功与热量仅仅在状态变化的时候有意义。做功和传热的无限小量用dA和dQ表示。“热能”的说法不严密。一个物体具有多少“热量”的说法也不严密。做功与传热的区别与联系传热仅发生在有温差的情况下功可以完全转化为热而不产生其他影响，热不能完全转化为功而不产生其他影响一个过程是做功还是传热，与系统边界的划分有关。第7页，共13页，2022年，5月20日，5点23分，星期三热力学第一定律热量的本质是什么？（热质说与热

4、动说）热力学第一定律的数学表述U=A+QA0，外界对系统做功。Q0，系统从外界吸热上式只对平衡态有用。对于近平衡的非平衡态，可以采用“局域平衡”的思路，定义系统内能为各个部分内能之和。U=U1+U2+对于一无限小的元过程，dU=dA+dQ第8页，共13页，2022年，5月20日，5点23分，星期三准静态过程平衡态的系统，当外界条件变化时，其平衡态被破坏，会有一段“弛豫时间”，才能达到新平衡态。如果弛豫时间远远小于外界条件改变的时间，则称为“准静态”。每一时刻可用确定的状态参量描写系统状态每一状态都与外界保持相应平衡，因此可用外界条件来唯一确定是对进行得足够缓慢的实际过程的近似代表。第9页，共13页，2022年，5月20日，5点23分，星期三第10页，共13页，2022年，5月20日，5点23分，星期三可逆过程一个过程会对系统状态及外界都产生影响。若能做到在反向过程的每一步，系统及外界的状态都能逆序重演，则称为可逆过程。不可逆过程与可逆过程的区别是：对外界的影响无法抵消。不可逆性来自耗散效应不平衡效应无摩擦的准静态过程必定是可逆过程。第11页，共13页，2022年，5月20日，5点23分，星期三第12页，共13页，2022年，5月20日，5点2