大學(xué)物理4-1熱力學(xué)第一定理等體等壓等溫絕熱過程

熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 1 1 .準(zhǔn) 靜 態(tài) 過 程 （ 理 想 化 的 過 程 ）-熱 力 學(xué) 過 程 從 一 個(gè) 平 衡 態(tài) 到 另 一 平 衡 態(tài) 所 經(jīng) 過 的 每 一 中 間 狀 態(tài) 均可 近 似 當(dāng) 作 平 衡 態(tài) 的 過 程 -準(zhǔn) 靜 態(tài) 過 程 平 衡 過 程 .氣 體活 塞砂 子 ),( 111 TVp ),( 222 TVp1V 2V1p2p p Vo 1 2 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 2 二 功 （ 過 程 量 ） 1 功 是 能 量 傳 遞 和 轉(zhuǎn) 換 的 量 度 ， 它 引起 系 統(tǒng) 熱 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 的 變 化 .宏 觀 運(yùn) 動(dòng) 能 量 熱 運(yùn) 動(dòng) 能 量 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 3 2 準(zhǔn) 靜 態(tài) 過 程 功 的 計(jì) 算 lpSlFW ddd VpW dd 21 dVV VpW注 意 ： 作 功 與 過 程 有 關(guān) . 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 41T2T21 TT 三 熱 量 （ 過 程 量 ） 通 過 傳 熱 方 式 傳 遞 能 量 的 量 度 ， 系 統(tǒng)和 外 界 之 間 存 在 溫 差 而 發(fā) 生 的 能 量 傳 遞 .Q 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 5 （ 1） 都 是 過 程 量 ： 與 過 程 有 關(guān) ；（ 2） 等 效 性 ： 改 變 系 統(tǒng) 熱 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 作 用 相 同 ； 宏 觀 運(yùn) 動(dòng) 分 子 熱 運(yùn) 動(dòng)功 分 子 熱 運(yùn) 動(dòng)分 子 熱 運(yùn) 動(dòng) 熱 量（ 3） 功 與 熱 量 的 物 理 本 質(zhì) 不 同 .1 cal = 4.18 J ， 1 J = 0.24 cal功 與 熱 量 的 異 同 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 6 單 位 11 KmolJ 摩 爾 熱 容 : 理 想 氣 體 吸 收 熱量 ， 使 溫 度 升 高 , 其 摩 爾 熱 容 為 :mol1Qd TdTQvvCC dd1 m 21 dd mTT mdTvCQ TvCQ或 熱 量 的 計(jì) 算 -熱 容 和 摩 爾 熱 容TQC dd熱 容 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 7 實(shí) 驗(yàn) 證 明 系 統(tǒng) 從 狀 態(tài) A 變 化 到 狀 態(tài) B，可 以 采 用 做 功 和 傳 熱 的 方 法 ， 不 管 經(jīng) 過什 么 過 程 ， 只 要 始 末 狀 態(tài) 確 定 ， 做 功 和傳 熱 之 和 保 持 不 變 . 四 內(nèi) 能 （ 狀 態(tài) 量 ） 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 8 系 統(tǒng) 內(nèi) 能 的 增 量 只 與 系 統(tǒng) 的 初 態(tài) 和 末態(tài) 有 關(guān) ， 與 系 統(tǒng) 所 經(jīng) 歷 的 過 程 無 關(guān) . 021 ABAECE AB 2A B1* *p Vo 2A B1* *p Vo )(TEE 理 想 氣 體 內(nèi) 能 : 表 征 系 統(tǒng) 狀 態(tài) 的 單 值 函數(shù) ， 理 想 氣 體 的 內(nèi) 能 僅 是 溫 度 的 函 數(shù) . 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 9 五 熱 力 學(xué) 第 一 定 律 WUUQ 12 系 統(tǒng) 從 外 界 吸 收 的 熱量 ， 一 部 分 使 系 統(tǒng) 的 內(nèi) 能增 加 ， 另 一 部 分 使 系 統(tǒng) 對(duì)外 界 做 功 . 1 2* *p Vo 1V 2VWUWUUQ 12 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 10 WEWEEQ 12+ EU 或系 統(tǒng) 吸 熱系 統(tǒng) 放 熱 內(nèi) 能 增 加內(nèi) 能 減 少 系 統(tǒng) 對(duì) 外 界 做 功外 界 對(duì) 系 統(tǒng) 做 功第 一 定 律 的 符 號(hào) 規(guī) 定Q WWUWUUQ 12 21 dVV VpUQ準(zhǔn) 靜 態(tài) 過 程 VpUWQ ddddUd 微 變 過 程 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 11（ 1） 能 量 轉(zhuǎn) 換 和 守 恒 定 律 . 第 一 類 永 動(dòng) 機(jī)是 不 可 能 制 成 的 .（ 2） 實(shí) 驗(yàn) 經(jīng) 驗(yàn) 總 結(jié) ， 自 然 界 的 普 遍 規(guī) 律 . 物 理 意 義 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 12 計(jì) 算 各 等 值 過 程 的 熱 量 、 功 和 內(nèi) 能 的理 論 基 礎(chǔ) . RTpV （ 1） （ 理 想 氣 體 的 共 性 ） 21 dVV VpEQ VpEQ ddd （ 2） 解 決 過 程 中 能量 轉(zhuǎn) 換 的 問 題)(TEE （ 3） （ 理 想 氣 體 的 狀 態(tài) 函 數(shù) ） （ 4） 各 等 值 過 程 的 特 性 . 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 13 5.1 等 體 過 程 摩 爾 定 體 熱 容0d0d WV由 熱 力 學(xué) 第 一 定 律EQV dd 特 性 常 量V ),( 11 TVp ),( 22 TVp2p1p Vp Vo過 程 方 程 常 量1PT 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 14單 位 11 KmolJ 摩 爾 定 體 熱 容 : 理 想 氣 體 在 等 體過 程 中 吸 收 熱 量 ， 使 溫 度 升 高 , 其摩 爾 定 體 熱 容 為 : mol1VQd TdTQC VV ddm, TCQ VV dd m, 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 15 TCEQ VV ddd m, 1212m, )( EETTCQ VV 由 熱 力 學(xué) 第 一 定 律TQC VV ddm, 理 想 氣 體mol 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 161E 2EVQ 1EVQ 2E),( 11 TVp ),( 22 TVp2p1p Vp Vo 等體升壓 12 ),( 11 TVp ),( 22 TVp2p1p Vp Vo 等體降壓 12 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 172V),( 11 TVp ),( 22 TVpp 1Vp Vo 1 2 5.2 等 壓 過 程 摩 爾 定 壓 熱 容過 程 方 程 常 量1VT由 熱 力 學(xué) 第 一 定 律WEQp ddd 特 性 常 量p )( 12 VVpW 功 W 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 18 摩 爾 定 壓 熱 容 : 理 想 氣 體 在 等 壓過 程 中 吸 收 熱 量 ， 溫 度 升 高 ， 其摩 爾 定 壓 熱 容 為 ： mol1pQd TdTCQ pp dd m, TQC pp ddm, 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 19 VpETCQ pp dddd m, TRVp dd RCC Vp m,m, TCE V dd m, 可 得 摩 爾 定 壓 熱 容 和 摩 爾 定 體 熱 容 的 關(guān) 系 摩 爾 熱 容 比 m,m, Vp CC 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 20 )( 12 VVpW )( 12 TTR )( 12m,12 TTCEE V )( 12m, TTCQ pp 三 個(gè) 量 ： 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 212V ),( 11 TVp ),( 22 TVpp 1Vp Vo 1 2W等 壓 膨 脹 2V ),( 11 TVp),( 22 TVpp 1Vp Vo 12 W等 壓 壓 縮 1E 2EpQ 1EpQ 2E W W 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 22 比 熱 容 TQC dd熱 容比 熱 容 mCTmQc dd 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 23 5.3 等 溫 過 程由 熱 力 學(xué) 第 一 定 律0d E 恒溫?zé)嵩碩VpWQT ddd 1 2),( 11 TVp ),( 22 TVp1p2p 1V 2V p Vo Vd特 征 常 量T過 程 方 程 pV 常 量 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 24VRTp 21 dVVT VpWQ VVRTWQ V VT d21 12ln VVRT 21ln ppRT 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 25EE 1 2),( 11 TVp ),( 22 TVp1p2p 1V 2V p Vo 等 溫 膨 脹W 1 2),( 11 TVp ),( 22 TVp1p2p 1V 2V p Vo W等 溫 壓 縮TQ TQ W W 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 26 ),( 111 TVp ),( 222 TVp1 21p2p 1V 2V p Vo5.4 絕 熱 過 程與 外 界 無 熱 量 交 換 的 過 程0d Q特 征 TCE ,V dd m VdEW dd 由 熱 力 學(xué)第 一 定 律 0dd EW 絕 熱 的 汽 缸 壁 和 活 塞 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 27 )TT(C ,V 12m TC ,VTT dm21 21 dVV VpW )TT(CW ,V 21m EW 由 熱 力 學(xué) 第 一 定 律 有 ),( 111 TVp ),( 222 TVp1 21p2p 1V 2V p Vo W絕 熱 方 程 TV 1 pV Tp 1 常 量常 量常 量 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ)物 理 工自 學(xué) 考 試 熱 學(xué) 28 ),( 111 TVp ),( 222 TVp1 21p2p 1V 2V p Vo W絕 熱 膨 脹 ),( 111 TVp ),( 222 TVp 121p2p 1V2V p Vo W絕 熱 壓 縮 1E 2E1E 2E W W