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1、热力学第一定律热力学第一定律第第1 1节节 热力学第零定律热力学第零定律 如果物体如果物体 A和物体和物体 B 能分别与物体能分别与物体 C 的同的同一状态处于热平衡，那么当物体一状态处于热平衡，那么当物体 A 与物体与物体 B 放放在一起时，两者也必然处于平衡态在一起时，两者也必然处于平衡态 ，即两者温，即两者温度相同度相同 。 要判断两物体温度是否相同，并不需要两要判断两物体温度是否相同，并不需要两者直接接触，引入者直接接触，引入“第三者第三者”加以加以“沟通沟通”就就可以。这个可以。这个“第三者第三者”就是就是温度计。温度计。 利用利用温度计就可以定义温度温度计就可以定义温度的数值了，为
2、此，选定一种物质的数值了，为此，选定一种物质作为测温物质，以其随温度明显作为测温物质，以其随温度明显变化的性质作为温度的标志。变化的性质作为温度的标志。 水银温度计水银温度计，由它给出的温，由它给出的温度叫度叫摄氏温度，摄氏温度，这种温度的计量这种温度的计量方法叫方法叫摄氏温标。摄氏温标。 历史上，在温度的测量和数值表示方法上历史上，在温度的测量和数值表示方法上曾提出过多种温度标度方式。曾提出过多种温度标度方式。 华氏温标：华氏温标：冰水混合物温度为冰水混合物温度为32，大气，大气压下水的沸点为压下水的沸点为212，此时，人体温是，此时，人体温是98.6，目前美英等国家使用这种温标。，目前美英
3、等国家使用这种温标。 摄氏温标：摄氏温标：冰水混合物温度为冰水混合物温度为0，沸点，沸点为为100，此时，人体温是，此时，人体温是36.5，世界上广，世界上广泛应用。泛应用。 理想气体温标：理想气体温标：利用理想气体压强与体积的利用理想气体压强与体积的乘积只决定于温度的性质来指示温度，规定水、乘积只决定于温度的性质来指示温度，规定水、冰、水汽三相共存平衡时的温度为冰、水汽三相共存平衡时的温度为273.16K。 热力学温标：热力学温标：不依赖于任何物质的特性的温不依赖于任何物质的特性的温标叫热力学温标，通常标叫热力学温标，通常用用 T 表表示，这种温标指示示，这种温标指示的数值叫热力学温度，这个
4、温度的最低限称为热的数值叫热力学温度，这个温度的最低限称为热力学零度，也称绝对零度。力学零度，也称绝对零度。 在理想气体温标范围内，理想气体温标和热在理想气体温标范围内，理想气体温标和热力学温标是完全一致的，因而都用力学温标是完全一致的，因而都用K作单位。热力作单位。热力学温标在科研领域得到广泛地应用。学温标在科研领域得到广泛地应用。第第2 2节节 准静态过程准静态过程 功功 热量热量1 1. .准静态过程准静态过程 活塞停止移动活塞停止移动后，系统还要经历后，系统还要经历一段时间才能达到一段时间才能达到新的平衡态。称系新的平衡态。称系统由非平衡态过度统由非平衡态过度到平衡态所需的时到平衡态所
5、需的时间为间为弛豫时间。弛豫时间。气体气体活塞活塞砂子砂子),(111TVp),(222TVp1V2V1p2ppVo122.2. 功功lpSlFAdddVpAdd21dVVVpA1T2T21TT 3 3. .热量热量1 1) )过程量：与过程有关过程量：与过程有关2 2) )等效性：改变系统热运动状态作用相同等效性：改变系统热运动状态作用相同宏观运动宏观运动分子热运动分子热运动功功分子热运动分子热运动分子热运动分子热运动热量热量Q3 3) )功与热量的物理本质不同功与热量的物理本质不同功与热量的异同功与热量的异同内能：内能： 实验证明实验证明：系统从：系统从 A 状态状态变化到变化到 B 状态
6、，可以采用做功状态，可以采用做功和传热的方法，不管经过什么和传热的方法，不管经过什么过程，只要始末状态确定，做过程，只要始末状态确定，做功和传热之和保持不变。功和传热之和保持不变。2AB1*pVo02121ABAABAQABABABABAQAQA22112AB1*pVo第第3 3节节 热力学第一定律热力学第一定律 理理想气体内能：想气体内能：表征系统状态的单值函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。数，理想气体的内能仅是温度的函数。 系统系统内能的增量只与系统起始和终了状内能的增量只与系统起始和终了状态有关，与系统所经历的过程无关。态有关，与系统所经历的过程无关。A1B2A0U
7、ABUC2AB1*pVo2AB1*pVoAUUQ12 系统从外界吸收的热量，系统从外界吸收的热量，一部分使系统的内能增加，另一部分使系统的内能增加，另一部分使系统对外界做功。一部分使系统对外界做功。21dVVVpUQ准静态过程准静态过程VpUAUQddddd微小过程微小过程12*pVo1V2VAUAUUQ12AUAUUQ12+12UU 系统吸热系统吸热系统放热系统放热内能增加内能增加内能减少内能减少系统对外界做功系统对外界做功外界对系统做功外界对系统做功QAVpUAUQddddd第第4 4节节 热力学第一定律对理想气体等值过程应用热力学第一定律对理想气体等值过程应用1 1. .等温过程等温过程VRTMmp 21dVVVpAQVpAQddd12),(11TVp),(22TVp1p2p1V2VpVoVdT = 常量，常量，dU = 0。CpV 21dVVVVRTMmAQ12lnVVRTMm21lnppRTMm