物理学(祝之光) 热力学第一定律学习资料

第五章

热力学基础一研究对象宏观物质，主要是气体，不考虑其微观结构和微观状态。二研究内容从能量的观点出发，分析在热力学系统状态变化中有关热功转换的关系和条件，包括热力学第一定律、循环过程、热力学第二定律、熵。

作业习题5-4,5-5,5-11,5-14

。7.1热力学第一定律

7.1.1基本概念一.热力学系统——研究对象孤立系统、封闭系统、绝热系统、开放系统二.热力学过程

v→0，过程中的每一时刻气体能重新达到新的平衡态

——准静态过程特点：每一时刻均有确定的状态参量。三.功、热量、内能1.功（1）气体作功的计算A＞0——系统对外作功A＜0——外界对系统作功（2）p—V图功是过程量2.热量Q

计算公式：Q=cm(T2-T1)=nCmol(T2-

T1)

n

(读niu)——摩尔数

Cmol——摩尔热容量：1mol的气体温度改变一度所吸收或放出的热量。

Cmol与过程有关，

Q也是过程量。3.内能——分子热运动能量的总和。7.1.2热力学第一定律1.定律：设系统从Ⅰ态→Ⅱ态，对外作功A，吸热Q，内能变化ΔU，则有：

Q=ΔU+A

——能量守恒方程2.Q、A

正负的约定

Q＞0→系统吸热Q

＜0→系统放热

A＞0→系统作正功A

＜0→外界作正功3.准静态过程dQ=dU+dA=dU+pdV7.2热力学第一定律对理想气体的应用

讨论热力学过程中系统的状态参量p、V、T

与A、Q、ΔU

的关系。热力学第一定律：理想气体状态方程：理想气体内能：一.等体过程1.过程方程：2.A、ΔU

、Q的计算∵dV=0∴A=03.摩尔定体热容CV二.等压过程1.过程方程：2.A、ΔU、

Q的计算ΔU=nCV(

T2-

T1)Q=A+ΔU=n(R+CV

)(T2-

T1)3.摩尔定压热容Cp三.等温过程O1.过程方程：2.A、ΔU、

Q的计算∵ΔT=0∴ΔU=0Q=A=vRT

ln(V2/V1)等温过程的摩尔热容为多少？四.绝热过程1.A、ΔU

、Q的计算

Q=0Q=A+ΔUA=-ΔU=-vCV(T2-

T1)2.过程方程推导

∵dA=pdV=-dU=-vCVdT∴pdV=-vCVdT(1)

由d(pV)=d(vRT)

得：pdV+Vdp=vRdT(2)

联立(1)、(2)消去vdT得：

(CV+R)pdV=-CVVdp

即：CppdV+CVVdp=0整理得：(3)3.绝热方程由(3)式可得：可得：在p—V图上绝热线为什么比等温线要陡一些？过程特征过程方程DU系统作功A吸热DQ等体dV=00等压dp=0等温dT=00绝热dQ=00例7.6系统由图中的a态沿abc到达c态，吸收了350J的热量，同时对外作功126J。(1)沿adc进行，系统做功42J，求吸热Q。(2)由c态沿ca返回a态,外界对系统做功84J，问系统是吸热还是放热？求Q。解：abc过程Uc-Ua=Qabc-Aabc=350-126=224Jadc过程Qadc=(Uc-Ua)+Aadc=224+42=266Jca过程Qca=(Ua-Uc)+Aca=-224-84=-308J例7.80.02kg的氦气，温度由17℃升到27℃，若升温过程中；(1)体积不变；(2)压强不变；(3)不与外界交换热量。分别求出气体内能的改变，吸收的热量，对外界所作的功