理想气体方程-热一热容准静态过程

第八

热力 热学的研究对象和研究 功热量内能热力学第一定 准静态过 和热量的计 理想气体的内能和 热力学第一定律对理想气在典型准静态过程中的应

绝热过循环过热力学第二定8.10可逆过程与不可逆过8.11卡诺循 热学的研究对象和研究方 功热量内能热力学第一定 准静态过 和热量的计 理想气体的内能和 热力学第一定律对理想气在典型准静态过程中的

循环过热力学第二定8.11卡诺循8.18.1热现象：与温度有关的物理性质及状态的变化热热学是研究与热现象有关的规律的科学特点微观法——统计物理模型假设和统计方法.宏观

——热力换的关系和条件.宏观理

宏观（温度、压强

热现

微观

观察和逻辑推

微观粒二者关

相互补充、渗大量粒子的运动遵循统计规律性

热学的研究对象和研究 功热量内能热力学第一定

理想气体的内能和Cv，Cp在典型准静态过程中热力学在典型准静态过程中绝热过循环过热力学第二定可逆过程与不可逆过8.28.2状态参量：用以描述物体系统运动状态的物理量（几何参量，力学参量，化学参量，电磁参量

，

E,气体的状态参量温度、内能体积压强体积压强温度宏观（容器大小力,p=F/S。微观能达到的空间。Pa（帕斯卡单位m3或L1Pa=1Nm-1标准大气=760mmHgK（开尔文0oC= t

平衡热力学状非平衡平衡态：不受外界影响的条件下，系统宏观性质均不受外界影响是系统与外界没有能量和质量交换平衡态是一种近似的、理想的宏观状热力学中的平衡是一种动的平衡 热动平一个平衡态可用一组状态参量值（T）表示准静态过程/平衡过F准静态过程：每一时刻系统都无F当外界条件改变时，平衡态 热力学过 平衡态非静态过程无限更快时准静态/平衡过程

程的近似描述 若过程足够缓慢，则过程每一时刻系统都无限接近于平衡态A(A(p1V1T1B(p2V2)V理想气体状态方实验表明：处于平衡态的系统的三个参量之间存在一定的关系气体的状态反映气体的p，V，T之间的关系式f(p，V，T)。pV VV0(1avT p1/p2理想气体（抽象化的理想模型（认为理想气体无条件的满足3条实验定律理想气体的状态方程pV（克拉pV：摩尔数，

MR：摩尔气体常量，8.31J/(molK)T：热力学温度（K，开尔文V不TV不TP不盖—吕萨克定V/T玻—PV克拉伯龙方PVPV/T查理定查理定P/T注注2、对于一般气体，在密度不太高、压强不太大、温度不太低的情况下，可近似视为理想。3、理想气体状态方程在质量不变的情p1V1p2V2 T 热学的研究对象和研究 在典在典型准静态过程中

功热量内能热力学第一定 理想气体的内能和热力学第一定律对理想气绝热过循环过热力学第二定可逆过程与不可逆过气体的内

(内能是状态EMEMMmoli2EMi2

外界对系统传热（或反之）dAdAPSSPV VdSPV Vd1V211V21V2VA注意 系统对外界作功，A为正符号法则外界对系统作功，A为负 “功”是系统内能变化的量度功不仅与初、末态有关热Q=EQ=E2-

符号法则

Q为正。系统放热Q为负（1）（1）（要提高一杯水的温度，可加热，也可搅拌 、热、内能单位:焦耳（J）（14.18热力学第一定数学表QE对微小变化过dQdEdA系统从外界吸符

Q为法号系统对外界作功A为正法系统内能增 E为热力学第一定律的物理意2热一律是包括热现象在内的能量转换和守恒定。是不是不可能制成的第一类适用范围：任何热力学系统的任何热力学过程（平衡过程可计算QA热学的研究对象和研究功热量内能热力学第一定律准静态过 和热量的计理想气体的内能和绝热热力学第二可逆过程与不可逆过一、准静态热力学过程：热力学系统（大量微观粒子组成的气体、固体、液体）状态随时间变化的系统从平衡态1到平衡态2，经过一个过程：平衡态1必首先被破坏，系统变为非平衡态，从非平衡态到新的平衡态所需的时间为弛豫时非静态过当系统宏观变化比弛豫更快时，这个过程中准静态过在过程中每一时刻，系统都处于平衡态是一当系统弛豫比宏观变化快得多时，这个过程中每一状态都可近似看作平衡态，该过程就进行的每一时刻无限地接近平衡态 砂活准静态过程是实际程“无限缓慢” 气的极准静态过程是一种例：系统（初始温度T1）从外界吸系统

T1到T2是准静态过 P-V图与准静态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，反之亦如此。P等压过程 二、准静态过dAFdlpSdl系统体积由V1→V2,系统对外界作的总功AAV2pdVpS注意:作功pS功的

A V

pdV功的大小p~V图中过程比较A,B下的面积 知 功的数值不仅与初 和末态有关，于所经历的中间状态，

功有正负之三、准静态过程中热量的计算热容QQEV2等体等压

QVEA QpE热质量为m的物体，当其温度从T变到T比热容

Q单位质量的物体在温度升高（或降低）1K时 摩尔1mol物质的热容，也就是1mol物质温度升高1K所吸收的热量。实验表明，不同物质的比热对于同一物质，在温度变化范围不太大QT而对于一定质量的同种气体QT1有相同的温度变化时，吸收或放出的热量 只有在指明了具体的过程以后，热容值才唯一的确定。在某些特定过程中，热容值才是常量气体摩尔热温度变化T。在吸收T的过程中，C不再T0时，可得到气体摩尔 limQxT0不同的热力学过程，摩尔热容是不同的。常用的摩尔热容有等体过程CV等压过程Cp。定体摩尔热容 QVE1mol理想气体，在等体过程中的热 lim limEdE T0 T0

定压摩尔热容 QpE1mol理想气体，在等压过程 limQplimEpVdE pdV T0

T

热学的研究对象和研究功热量内能热力学第一定律准静态过 和热量的计理想气体的内能和 绝热热力学第二可逆过程与不可逆过理想气体的内能和热容理想气体的内能和热容摩尔等体热等体过程，外界对系统不做QE lim (dE T0

dT打开温度读数不内能Ep、V、T打开温度读数不内能Ep、V、T关系如T2气体绝热自由膨胀过程 热Q AQ1AEE(T

E2理想气体的内能仅是其温度的单值函数理想气体内能是EE(T)的义

QV(dEVT0 V(dE)VCV (dE (dE dT

(dE)V(dE)p(dE)...CV TE(T CV0QpCp(T2QpCp(T2Cx

等压

(1

等体EECV(T2T1)几种分子的CV、Cp和物理分尔热尔热容单原子分3R/5R/5/刚性双原子分5R/7R/7/刚性多原子分4/热学的研究对象和研究功热量内能热力学第一定准静态过 和热量的计理想气体的内能和Cv绝热热力学第二可逆过程与不可逆过P P V dV=0，V=恒量，参量关系P/T=恒量热一律表达式意义

dQd(Q)V p过程曲 平行于p轴的等功

A

dA

pdV VV热 pVRTTpV（适应（适应于理想气体的一切过程QVVQVVCV( p21dEdQ dE=EQVCV(T2T1)

V等压过 V1特征：dP0，P=恒量，参量关系V/T=恒量。2热一律表达 (Q)意义

E

VV

有限的变化过过程曲 平行于V轴的等压线(AVAApdVp2dV A热

C

dQpCpdTQpCQpCp(T2T1)内能变EQpACp(T2T1)R(T2CpR(T2ECV(T2T1)（适应于理想气体的一切过程例1水蒸气的Cp=3.62J/(molK。今将1.50kg温摩尔质M=18×10-3kg/mol。由于在标准大气压下加热这是一等压过程。的温度为T2-T1=300K,则过程中吸收的热量为QC(TT)mC(TT 36.23009.0510518103所作AR(TT)mR(TT 18103

8.313002.08105内能EE2E1Qp9.051052.081056.97105等温特征：dT0TPV

dQd(Q)T