准静态过程 功 热量

一准静态过程（理想化的过程）从一个平衡态到另一平衡态所经过的每一中间状态均可近似当作平衡态的过程.气体活塞砂子124.1热力学过程1二功（过程量）

1

功是能量传递和转换的量度，它引起系统热运动状态的变化.2

准静态过程功的计算4.2功与热热力学能2注意：作功与过程有关.4.2功与热热力学能3三热量（过程量）

通过传热方式传递能量的量度，系统和外界之间存在温差而发生的能量传递.4.2功与热热力学能4（1）都是过程量：与过程有关；

（3）功与热量的物理本质不同.1cal=4.18J，1J=0.24

cal功与热量的异同（2）等效性：改变系统热运动状态作用相同；

4.2功与热热力学能5例题4-1一定量的理想气体系统从体积V1=10-3m3的初态出发，经过一个准静态过程到达末态，其体积变为V2=5×10-3m3。设此过程的过程方程为P=10/V2(Pa)，求在这个过程中气体对外界所做的功。4.2功与热热力学能6

实验证明系统从状态A变化到状态B，可以采用做功和传热的方法，不管经过什么过程，只要始末状态确定，做功和传热之和保持不变.一热力学能即内能（状态量）4.3热力学能热力学第一定律72AB1**2AB1**4.3热力学能热力学第一定律8

理想气体内能

:

表征系统状态的单值函数，理想气体的内能仅是温度的函数.4.3热力学能热力学第一定律9系统内能的增量只与系统的初态和末态有关，与系统所经历的过程无关.2AB1**2AB1**4.3热力学能热力学第一定律10二热力学第一定律系统从外界吸收的热量，一部分使系统的内能增加，另一部分使系统对外界做功.12**4.3热力学能热力学第一定律11准静态过程微变过程4.3热力学能热力学第一定律12+系统吸热系统放热内能增加内能减少系统对外界做功外界对系统做功第一定律的符号规定4.3热力学能热力学第一定律13（1）能量转换和守恒定律.第一类永动机是不可能制成的.（2）实验经验总结，自然界的普遍规律.物理意义4.3热力学能热力学第一定律142010.107.在某一热力学过程中，若系统吸收热量为Q、热力学能增量为U、对外做功为W,则热力学第一定律可表示为()A.Q=U-W B.Q=U+WC.Q=U D.Q=W152010.075.理想气体经历了一个准静态过程，温度升高，同时气体对外界做正功，则气体()

A.热力学能增加，从外界吸收热量

B.热力学能增加，向外界放出热量

C.热力学能减少，从外界吸收热量

D.热力学能减少，向外界放出热量

16计算各等值过程的热量、功和内能的理论基础.（1）（理想气体的共性）（2）解决过程中能量转换的问题4.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用17（3）（理想气体的状态函数）

（4）各等值过程的特性.4.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用18一等体过程摩尔定体热容由热力学第一定律特性常量过程方程常量4.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用19单位摩尔定体热容:

理想气体在等体过程中吸收热量，使温度升高，其摩尔定体热容为:4.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用20由热力学第一定律理想气体4.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用2112二等压过程摩尔定压热容过程方程常量由热力学第一定律特性常量功W4.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用22摩尔定压热容:

理想气体在等压过程中吸收热量，温度升高，其摩尔定压热容为：4.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用23可得摩尔定压热容和摩尔定体热容的关系摩尔热容比

4.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用24三个量：4.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用252010.076.2mol氢气(视为刚性分子理想气体)经历一个等压过程，温度从T1变化到T2，气体做功为()

A.2R(T2-T1)

B.3R(T2-T1)

C.5R(T2-T1)

D.6R(T2-T1)

4.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用262010.0724.一定量的理想气体经历一个等压过程，温度变化ΔT，气体吸热Q=2.1x103J，做功

W=0.6×103J.若该气体经历一个等体过程，温度也变化ΔT，则气体在等体过程中吸收的热量QV=_____________J.4.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用272011.044.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用28一等温过程由热力学第一定律恒温热源T12特征常量过程方程常量4.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用294.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用3012等温膨胀W12W等温压缩

W

W4.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用312010.074.将储存于气缸中的理想气体等温压缩，使气体的分子数密度增大为原来的4倍，则气体的压强将变为原来的()

A.1倍

B.2倍

C.3倍

D.4倍

3233

例题4-2一气缸中储有氮气（视为刚性分子理想气体），质量为1.25kg，在标准大气压下缓慢地加热，使温度升高1k。求气体膨胀时所做的功、气体热力学能的增量以及气体所吸收的热量。（活塞的质量以及它与气缸壁的摩擦均不计）4.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用34

例题4-3温度为25ºC、压强为1atm的1mol刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原来的3倍。计算这个过程中气体对外所做的功和所吸收的热量。4.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用35

例题4-41mol刚性分子理想气体经历如图所示过程，其中12是等压过程，23是等体过程，31是等温过程。试分别讨论这三个过程中，气体吸收的热量、对外所做的功以及气体热力学能的增量是大于、小于还是等于零。4.4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用3612绝热过程与外界无热量交换的过程特征由热力学第一定律绝热的汽缸壁和活塞4.5理想气体的绝热过程37由热力学第一定律有12W4.5理想气体的绝热过程38若已知及由可得4.5理想气体的绝热过程39

绝热过程方程的推导124.5理想气体的绝热过程40分离变量得绝热

方程常量常量常量常量4.5理想气体的绝热过程4112W绝热膨胀12W绝热压缩

W

W4.5理想气体的绝热过程4243

例1设有5mol的氢气，最初温度，压强，求下列过程中把氢气压缩为原体积的1/10需作的功:（1）等温过程（2）绝热过程（3）经这两过程后，气体的压强各为多少？12常量4.5理想气体的绝热过程44解（1）等温过程（2）氢气为双原子气体由表查得，有

已知：

12常量4.5理想气体的绝热过程45（3）对等温过程对绝热过程，有12常量4.5理想气体的绝热过程46

例4-5

一定量的氮气（视为刚性分子理想气体），温度为300K，压强为1.013×105Pa，将它绝热压缩，使其体积变为原来体积的1/5，求绝热压缩后的压强和温度。4.5理想气体的绝热过程47

系统经过一系列变化状态过程后，又回到原来的状态的过程叫热力学循环过程.由热力学第一定律特征一循环过程AB4.6循环过程48净功总吸热二热机效率和致冷机的致冷系数热机（正循环）致冷机（逆循环）净吸热总放热（取绝对值）2Q4.6循环过程49热机热机效率高温热源低温热源AB4.6循环过程50致冷机致冷系数致冷机高温热源AB低温热源4.6循环过程5152例4-60.32kg的氧气（视为刚性分子理想气体）作如图所示的abcda循环，ab和cd为等温过程，bc和da为等体过程，设V2=2V1，T1=300K，T2=200K，求此循环效率.吸放abdcpV1V2o4.6循环过程53例2汽油机可近似看成如图循环过程(Otto循环)，其中AB和CD为绝热过程，求此循环效率.解吸放CDBApV1V2o4.6循环过程54又BC和DA是绝热过程：所以V吸放CDBApV1V2o4.6循环过程552011.0430.如图，2mol双原子分子理想气体，被活塞(质量和厚度可忽略)封闭在容器的下半部，体积为容器体积的一半.活塞内外均处于标准状态，容器和活塞的散热忽略不计.现将热量缓慢地传给气体，使气体逐渐膨胀.(1)试分析气体膨胀到充满整个容器前经历的是什么等值过程?(2)求气体恰好充满整个容器时的温度T1，以及在该膨胀过程中吸收的热量Q1；(3)气体恰好充满整个容器后，若再缓慢地传给气体Q2=831J的热量，气体又将经历什么等值过程?求气体末态的温度T2.(标准状态：P0=1.01×105Pa，T0=273K，摩尔气体常量R=8.31J／(mol·K))562010.1027.一定量单原子分子理想气体初态压强为p0，体积为V0.该气体分别经历如图所示的三个过程后，体积膨胀为2V0.求在这三个过程中气体对外做的功.(1)等压过程ab；(2)等温过程ac；(3)绝热过程ad.57

可逆过程

:在系统状态变化过程中，如果逆过程能重复正过程的每一状态，而且不引起其它变化，这样的过程叫做可逆过程.可逆过程与不可逆过程准静态无摩擦过程为可逆过程4.7宏观过程的方向性58不可逆过程：在不引起其它变化的条件下，不能使逆过程重复正过程的每一状态，或者虽能重复但必然会引起其它变化，这样的过程叫做不可逆过程.非准静态过程为不可逆过程.4.7宏观过程的方向性59准静态过程（无限缓慢的过程），且无摩擦力、粘滞力或其它耗散力作功，无能量耗散的过程.可逆过程的条件4.7宏观过程的方向性60第二定律的提出1功热转换的条件，第一定律无法说明.2热传导的方向性、气体自由膨胀的不可逆性问题，第一定律无法说明.4.8热力学第二定律61

1开尔文说法不可能制造出这样一种循环工作的热机，它只使单一热源冷却来做功，而不放出热量给其它物体，或者说不使外界发生任何变化.

一热力学第二定律的两种表述

4.8热力学第二定律62

等温膨胀过程是从单一热源吸热作功，而不放出热量给其它物体，但它是非循环过程.12W

W4.8热力学第二定律63

永动机的设想图4.8热力学第二定律642克劳修斯说法

不可能把热量从低温物体自动传到高温物体而不引起外界的变化.4.8热力学第二定律65虽然卡诺致冷机能把热量从低温物体移至高温物体，但需外界作功且使环境发生变化.高温热源低温热源卡诺致冷机WABCD4.8热力学第二定律66注意

1热力学第二定律是大量实验和经验的总结.3热力学第二定律可有多种说法，每种说法都反映了自然界过程进行的方向性.2热力学第二定律开尔文说法与克劳修斯说法具有等效性.4.8热力学第二定律67无序有序热功转换完全功不完全热

热力学第二定律的实质：自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的.一无序4.9热力学第二定律的微观实质和统计意义68非自发传热自发传热高温物体低温物体热传导非均匀、非平衡均匀、平衡扩散过程自发外力压缩4.9热力学第二定律的微观实质和统计意义69不可逆过程的本质

系统从热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行的过程.

一切自发过程的普遍规律

概率小的状态概率大的状态二无序度和微观状态数4.9热力学第二定律的微观实质和统计意义70讨论个粒子在空间的分布问题可分辨的粒子集中在左空间的概率4.9热力学第二定律的微观实质和统计意义71粒子集中在左空间的概率粒子均匀分布的概率可分辨粒子总数N=4各种分布的状态总数第种分布的可能状态数4.9热力学第二定律的微观实质和统计意义72

N

1