高二物理竞赛课件：热力学第一定律对理想气体准静态过程的应用

第六章热力学基础§6-2热力学第一定律

对理想气体准静态过程的应用打开一个饮料容器时，在开口周围会形成一层细雾，并喷溅出一些液体。

（照片中，雾是环绕在塞子周围的白云，喷溅出的水在云里形成线条）26.热力学基础6.1热力学第零定律和第一定律6.2热力学第一定律对理想气体准静态过程的应用6.3循环过程卡诺循环6.4热力学第二定律6.5可逆过程与不可逆过程卡诺定理6.6

熵玻尔兹曼关系6.7熵增加原理热力学第二定律的统计意义6.8*耗散结构信息熵

等体过程气体的摩尔定体热容

等压过程气体的摩尔定压热容

等温过程

绝热过程*多方过程3应用1：等体过程

由热力学第一定律，有：对有限的等体过程，有:表明:在等体过程中，气体吸收的热量Q全部用来增加气体的

内能E，而系统没有对外作功封闭容器内的各种热力学过程都是近似的等体过程。4

1克重的水需要4.2焦耳来加热升高1度。

气体热容：在没有化学反应和相变条件下，温度升高1K所需的热量。

5

摩尔热容：一摩尔物质温度升高1度所吸收的热量。

[J/(mol·K)]摩尔定压热容：系统压强保持不变过程中的热容

。

因热量与具体过程有关，所以对同一个系统不同的过程其热容不同.摩尔定体热容：系统体积保持不变过程中的热容

。

6摩尔定体热容由摩尔定体热容定义：由等体过程：计算理想气体内能变化的通式！由理想气体的内能：仅与分子自由度有关，与温度无关！应用1：等体过程7应用2：等压过程

由热力学第一定律：表明:在等压过程中，理想气体吸收的热量Q

一部分用来增加气体的内能E，另一部分使气体对外作功A。8摩尔定压热容由摩尔定压热容定义：由等压过程：(Mayer)

迈耶公式：表明:在等压过程中，1mol理想气体，温度升高lK时，

要比其等体过程多吸收8.3lJ的热量，用于对外作功应用2：等压过程9Mayer

公式表明:在等压过程中，1mol理想气体，温度升高lK时，要比其等体过程多吸收8.3lJ的热量，用于对外作功。意义：在具有相同初末态的过程中，等压过程吸收的热量大于等容过程中吸收的热量。1mol理想气体温度升高1K，对于等容过程，体积不变，吸收的热量全部用于增加系统的内能。

应用2：等压过程10例题6-1一气缸中贮有氮气，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Qp。（活塞的质量以及它与气缸壁的摩擦均可略去）

解：因过程是等压的，得所吸收的热量：应用2：等压过程11应用3：等温过程特点：dT=

0,dE=

0

（因理想气体内能只是温度的函数）

由热力学第一定律：恒温热源系统吸热全部用来对外做功。在等温膨胀过程中，理想气体所吸取的热量全部转化为对外所作的功；在等温压缩过程中，外界对理想气体所作的功，将全部转化为传给恒温热源的热量。12应用3：等温过程特点：dT=

0,dE=

0

（因理想气体内能只是温度的函数）状态方程：pV

=恒量，（p1V1

=

p2V2

）由热力学第一定律：恒温热源因：系统吸热全部用来对外做功13小结等体过程

(V=Const.)

等压过程

(p=Const.)

等温过程

(T=Const.)

（直接）(Mayer公式)教材P216.表6-214补充例题20mol氧气由状态1变化到状态2所经历的过程如图，

（1）沿1a2路径；（2）沿12直线。试分别求出这两个过程中的A与Q以及氧气内能的变化E2-E1。

氧分子当成刚性分子理想气体看待。

V/LP(1.013×105)Pa52010501a2解：（1）1a2过程1a:等体过程，所以A1a＝015补充例题解：（1）1a2过程a2:等压过程V/LP(1.013×105)Pa52010501a2另一解法：16补充例题解：（1）1a2过程V/LP(1.013×105)Pa52010501a2气体对外作负功。外界对气体作功。气体向外界放热。气体内能减少了。符合热力学第一定律？17补充例题解：（1）12过程V/LP(1.013×105)Pa52010501a2功：直线下的面积。因气体被压缩，外界对气体作正功。气体内能的增量：由热力学第一定律：比较上述2个过程：内能的变化与过程无关；内能是系统“状态”的函数。功和热量随过程不同而不同；功和热量是“过程量”。18绝热过程绝热过程：系统和外界没有热量交换的过程。例如：良好绝热材料包围的系统发生的过程；进行得较快(仍是准静态)而来不及和外界交换热量的过程。

特点：由热力学第一定律：

19绝热过程方程

热容比：教材P215图6-820绝热过程方程（推导）推导：热容比：热力学第一定律+绝热特征：因绝热过程中p、V、T都在变，对理想气体状态方程求微分：(1)(1)中的dT代入得：积分得：(自己推导…)21绝热过程应用打开一个饮料容器时，在开口周围会形成一层细雾，并喷溅出一些液体。

（照片中