第5章-I 热力学第一定律 2014421

第五章热力学基础5.1热力学第一定律及其应用5.1.1热量功和热力学能5.1.3准静态过程5.1.2热力学第一定律5.1.4理想气体的等体、等压和等温过程5.1.5气体的摩尔热容5.1.6理想气体的绝热过程1.热量（Q）

系统与外界之间由于温度差异而传递的能量叫做热量．热力学系统在一定的状态下，体系内部能量（动能+势能）的总和(即内能)。热力学能是表征热力学系统状态的物理量．3、热力学能（E）一、热量、功和热力学能2、功（W）区别于热量以外的其它各种被传递的能量。

（2）热力学能是状态量，热力学能增量只决定于系统的初态与终态，而与过程无关。即热力学能是系统状态的单值函数。（3）理想气体的热力学能变化只决定于系统初态和终态的温度变化。理想气体热力学能是温度的单值函数。说明（1）系统与外界相互作用方式（系统状态改变的方式）作功改变系统状态（增加物体能量）。AAQ传递热量变系统状态（增加物体能量）。说明：

1）对一个系统的能量改变而言，“作功”与“传递热量”是等效的。 热功当量：1卡=4.186焦耳 2）“作功”与“传递热量”的区别： “作功”将物体宏观运动的能量转化成为分子热运动的能量。“传热”是通过微观分子的相互作用完成能量转换(传递)的。 3）功和热量都是过程量。设外界对系统传递的热量为Q，初始平衡态系统的内能为E1，末平衡态系统的内能为E2，状态变化时系统对外做功W,由能量守恒：

系统从外界吸收的热量，一部分用来增加系统的热力学能，另一部分用来对外作功。定律文字表述：QWE1E2系统外界二、热力学第一定律

能量守恒定律在热力学过程中的表述形式。（1）Q----系统吸热为正，放热为负。ΔE----系统热力学能增加为正，减少为负。W----系统对外作功为正，反之为负。规定：热力学第一定律数学表达式（2）对微小的状态变化过程，定律表示为：三、准静态过程

（1）热力学过程（状态变化过程）：热力学系统状态随时间变化的过程。1、概念（2）非静态过程

当系统的状态变化很快时，这个过程中每一状态都是非平衡态，这样的热力学过程称为非静态过程（3）准静态过程系统状态变化过程非常缓慢，在过程中每一时刻，系统的中间状态都无限接近平衡态，该过程就可认为是准静态过程。这是一种理想过程。例1：外界对系统做功u过程无限缓慢，无摩擦。

非平衡态到平衡态的过渡时间，即弛豫时间，约10-3

秒。

外界压强总比系统压强大一小量△P

，就可以缓慢压缩。例2：系统（初始温度T1）从外界吸热从T1到

T2

是准静态过程系统T1T1+△TT1+2△TT1+3△TT2准静态过程在状态图上的表示

因为状态图中任何一点都代表系统的一个平衡态，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,反之亦如此。PV2、准静态过程中系统对外界作功V1V2dVpbSapV元功总功热一律做功=所围面积？baV1V2pV注意：

（2）功是“过程量”，系统由一个状态变化到另一个状态时，对外做的功不仅取决于始末状态，而且与系统所经历的过程有关。（1）做功公式适用于任意形状的气体系统。（3）对微小的状态变化过程，定律表示为：例.如图所示，系统从状态a沿acb变化到状态b，有334J的热量传递给系统，而系统对外作的功为126J．

（1）沿曲线adb时,系统作功42J，问有多少热量传递给系统？

（2）当系统从状态b沿曲线bea返回到状态a时，外界对系统作功84J，问系统是吸热还是放热？传递了多少热量？（3）若Ed-Ea=167J，求系统沿ad及db变化时，各吸收了多少热量？解:

（1）若沿曲线adb时，系统作功42J，问有多少热量传递给系统？

（2）当系统从状态b沿曲线bea返回到状态a时，外界对系统作功84J，问系统是吸热还是放热？传递了多少热量？负号表示放热

（3）若Ed-Ea=167J，求系统沿ad及db变化时，各吸收了多少热量？Ed-Ea=167J四、热力学定律对理想气体等值过程的应用1.等体过程ＰＯV１２V等体过程:系统体积在状态变化过程中始终保持不变

等体过程中，系统对外不作功，吸收的热量全用于增加内能。特点：(3).过程曲线V=常量2等压过程等压过程:系统压强在状态变化过程中始终保持不变。特点：（2）热一律表示为：(3).过程曲线p=常量3.等温过程

等温过程:系统温度在状态变化过程中始终保持不变特点：pV=常量(3).过程曲线12吸收的热量全部用于对外做功(d)Q=0?五、气体的摩尔热容1、比热定义：单位质量的物质的温度改变1K时所吸收或放出的热量，称为比热。用c表示2、摩尔热容定义：1摩尔物质的温度改变1K时所吸收或放出的热量。用C表示3等体摩尔热容说明（1）理想气体的等体摩尔热容是一个