高二物理竞赛课件：热力学基础知识概述VIP

第六章热力学基础知识§6.1-2热力学基础知识概述（自学）理想气体状态方程M是气体的摩尔质量，m是气体的质量，R为普适气体常数系统、平衡态、理想气体例：推进活塞压缩汽缸内的气体时，气体的体积、密度、温度、压强都将变化，在过程中的任意时刻，气体各部分的密度、压强、温度都不完全相同。§6.3热力学第一定律当系统的状态随时间变化时，我们就说系统在经历一个热力学过程，简称过程。u

一个过程，如果任意时刻的中间态都无限接近于一个平衡态，则此过程为准静态过程。显然，这种过程只有在进行的“无限缓慢”的条件下才可能实现。一、准静态过程对于实际过程则要求系统状态发生变化的特征时间△t

远远大于弛豫时间τ才可近似看作准静态过程。举例1：外界对系统做功u非平衡态到平衡态的过渡时间，

即弛豫时间，约10-3

秒，如果实际压缩一次所用时间为1秒，就可以说是准静态过程。

外界压强总比系统压强大一小量△P

，就可以缓慢压缩。系统T1T1+△TT1+2△TT1+3△TT2从T1T2

是准静态过程系统温度T1

直接与热源T2接触，最终达到热平衡，不是准静态过程。因为状态图中任何一点都表示系统的一个平衡态，故准静态过程可以用系统的状态图，如P-V图（或P-T图，V-T图）中一条曲线表示。

VPo等温过程等容过程等压过程循环过程举例2：系统（初始温度T1）从外界吸热T2摩擦功：电功：无摩擦准静态过程，其特点是没有摩擦力，外界在准静态过程中对系统的做功，可以用系统本身的状态参量来表示。二、做功可以改变系统的状态摩擦升温（机械功）、电加热（电功）V是系统体积系统体积由V1变为V2，系统对外界作总功为：1、无摩擦准静态过程的功：设气缸内的气体进行膨胀过程，当活塞移动微小位移dl

时，气体对外界所作的元功为（系统对外作功为正）abpV012功的数值不仅与初态和末态有关，而且还依赖于所经历的中间状态，功与过程的路径有关。功是过程量pep三、热量传递系统和外界温度不同，就会传热，或称能量交换，

热量传递也可以改变系统的状态。A等压

=p(V2-V1)A等容

=0等容过程：等压过程：等温过程：2、几种特殊热力学过程的功：231Vp0V1V2系统的内能是状态量，如：

P、V、T等量理想气体内能只与温度有关：只与初、末态有关，与过程无关。四、内能物体的分子的无规则运动能量的总和在宏观上是物体的内能。微小热量：>0表示系统从外界吸热；<0表示系统向外界放热。总热量：积分与过程有关。传热过程中所传递的能量的多少叫热量，以Q表示，热量传递的方向用Q的符号表示。对无限小过程：五、热力学第一定律某一过程，系统从外界吸热Q，对外界做功A，系统内能从初始态E1变为

E2，则由能量守恒：即：系统从外界吸收的热量等于系统内能的增量和系统对外做的功之和。注意：系统对外界作功则A＞0；系统从外界吸热则Q＞0。适用范围：与过程是否准静态无关。即准静态过程和非静态过程均适用。但为便于实际计算，要求初、终态为平衡态。dE为全微分（E为内能状态函数）;dQ与dA仅表示元过程中的无限小改变量,不是全微分（功，热均为在过程中传递的能量，即过程量）气体真空ABC1845年焦耳的气体绝热自由膨胀实验：实验结果表明：水温不变!一、理想气体的绝热自由膨胀气体的自由膨胀是绝热过程，即Q=0。气体不对外界作功，即A=0。对于该过程，由热力学第一定律，可知即：气体绝热自由膨胀过程是一个等内能过程。6.4理想气体的内能热容量说明：焦耳的结果只适用于理想气体。只有在实际气体密度趋于零的极限情形下，气体的内能才只是温度的函数而与体积无关。一般气体的内能与温度和体积都有关系。严格遵从气体状态方程pV=RT

和内能E=E(T)只是温度的单值函数的气体，称为理想气体。理想气体定义体积改变，压强改变，内能不变温度不变焦耳实验结果气体的内能只与温度有关。注意：因热量是过程量，故同一系统，在不同过程中的热容量有不同的值。二、热容量：系统升高单位温度所需吸收的热量。摩尔热容量：一摩尔物质升高单位温度所需吸收的热量。*定容摩尔热容量*定压摩尔热容量单位：J/(mol·K)内能是状态量，内能的改变由初末状态确定，与过程无关；并且，理想气体内能由温度确定。1、理想气体准