高二物理竞赛6-2热力学第一定律对于理想气体准静态过程的应用课件

系统体积在状态变化过程中始终保持不变。等体过程:等体过程中，系统对外不作功，吸收的热量全用于增加内能。§6-2热力学第一定律对于理想气体一、等体过程气体的摩尔定体热容

pOV１２V准静态过程的应用即：理想气体的摩尔定体热容是一个只与分子自由度有关的量。1mol气体在体积不变时，温度改变1K时所吸收或放出的热量:摩尔定体热容等体吸热内能增量适应于所有过程。等体内能增量说明：等压过程:系统压强在状态变化过程中始终保持不变。二、等压过程气体的摩尔定压热容

在等压过程中，理想气体吸热的一部分用于增加内能，另一部分用于对外作功。摩尔定压热容:1mol气体在压强不变时，温度改变1K时所吸收或放出的热量又迈耶公式注意：1mol气体温度改变1K时，在等压过程中比在等体过程中多吸收8.31J

的热量用来对外作功。，叫做热容比。CVCp热容比单原子分子351.67双原子分子571.4刚性多原子分子681.3例题6-1

一汽缸中贮有氮气，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汽缸壁的摩擦均可略去)。因i=5,所以CV=iR/2=20.8J/(molK)，可得解：因过程是等压的，得系统温度在状态变化过程中始终保持不变。在等温过程中，理想气体吸热全部用于对外作功，或外界对气体作功全转换为气体放出的热。三、等温过程例1

将500J的热量传给标准状态下的2摩尔氢。(1)V不变，热量变为什么？氢的温度为多少？(2)T不变，热量变为什么？氢的P，V各为多少？(3)P不变，热量变为什么？氢的T，V各为多少？解：(1)Q=E，热量转变为内能(2)Q=A，热量转变为功(3)Q=A+E，热量转变为功和内能例2

一定量的理想气体，由状态a经b到达c。(图中abc为一直线)，求此过程中： (1)气体对外作的功；(2)气体内能的增量；(

3)气体吸收的热量。P(atm)V(L)0321321cba解：P(atm)V(L)0321321cba例3

质量为2.810-3kg，压强为1atm，温度为27℃的氮气。先在体积不变的情况下使其压强增至3atm，再经等温膨胀使压强降至1atm，然后又在等压过程中将体积压缩一半。试求氮气在全部过程中的内能变化，所作的功以及吸收的热量，并画出P-V图。解：V3V4VP(atm)132V1V3V4VP(atm)132V1等体过程：等温过程：V3V4VP(atm)132V1等压过程：总过程：V3V4VP(atm)132V1例4

以下状态方程的微分式各表示什么过程？等压过程(dP=0)等容过程(dV=0)等温过程(dT=0)系统在状态变化过程中始终与外界没有热交换。

绝热膨胀过程中，系统对外作的功，是靠内能减少实现的，故温度降低；绝热压缩过程中，外界对气体作功全用于增加气体内能，故温度上升。四、绝热过程绝热过程方程:特例：气体绝热自由膨胀气体真空Q=0，A=0，E=0对绝热过程，据热力学第一定律，有即状态方程绝热过程方程的推导:因为所以消去dT得积分得绝热过程方程即系统从1-2为绝热过程，据绝热方程，可得过程中的p-V关系:绝热线系统对外作功为绝热过程系统对外作功:绝热线与等温线比较膨胀相同的体积绝热比等温压强下降得快!等温绝热绝热线等温线绝热线比等温线更陡。绝热线等温线例4DPVV1V2ABC问等压，等温，绝热三个过程中：(1)比较各过程作功多少？(2)比较各过程内能变化多少？(3)比较各过程吸热多少？(1)解：(2)等压过程等温过程绝热过程(3)DPVV1V2ABC例5哪个过程的Q、E、A均为负值。(A)等容降压(B)等温膨胀(C)绝热膨胀(D)等压压缩（）DA=0E=0Q=0理想气体热力学过程的主要公式000过程特征过程方程吸收热量对外作功内能增量等体V=常量等压p=常量等温T=常量绝热

dQ=0例6-2设有氧气8g,体积为0.4110-3m3,温度为300K。如氧气作绝热膨胀,膨胀后的体积为4.110-3m3

。问：气体作功多少？氧气作等温膨胀，膨胀后的体积也是4.110-3m3

，问这时气体作功多少？根据绝热方程中T与V的关系式：解:氧气的质量为m=0.008kg，摩尔质量Mmol=0.032kg，原来温度T1=300K。另T2为氧气绝热膨胀后的温度，则有得以T1=300K,V1＝0.4110-3m3,V2＝4.110-3m3及=1.40代入上式，得如氧气作等温膨胀，气体所作的功为因i=5,所以CV=iR/2=20.8J/(molK)，可得例6-3

两个绝热容器，体积分别是V1和V2，用一带有活塞的管子连起来。打开活塞前，第一个容器盛有氮气温度为T1，第二个容器盛有氩气，温度为T2，试证打开活塞后混合气体的温度和压强分别是式中CV1、CV2分别是氮气和氩气的摩尔定体热容，m1、m2和Mmol1、Mmol2分别是氮气和氩气的质量和摩尔质量。解:打开活塞后，原在第一个容器中的氮气向第二个容器中扩散，氩气则向第一个容器中扩散，直到两种气体都在两容器中均匀分布为止。达到平衡后，氮气的压强变为p1'，氩气的压强变为p2'

，混合气体的压强为p=p1'