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1、5.1 5.1 准静态过程准静态过程 过程的功、热量和内能过程的功、热量和内能一、准静态过程一、准静态过程(平衡过程）平衡过程）系统从某状态开始经历一系列的中间状态系统从某状态开始经历一系列的中间状态到达另一状态的过程。到达另一状态的过程。热力学过程热力学过程1221准静态过程准静态过程在过程进行的每一时刻，系统都无限地在过程进行的每一时刻，系统都无限地接近平衡态。接近平衡态。-也叫平衡过程也叫平衡过程。说明说明 (2)准静态过程在状态图上准静态过程在状态图上可用一条曲线表示可用一条曲线表示,如图如图.(1)(1)准静态过程是一个理想过程；准静态过程是一个理想过程；除一些进行得极快的过除一些进
2、行得极快的过程（如爆炸过程）外，大多数情况下都可以把实际过程程（如爆炸过程）外，大多数情况下都可以把实际过程看成是准静态过程；看成是准静态过程；a)等压膨胀等压膨胀pOVabb)等体升压等体升压c)等温膨胀等温膨胀c当热力学系统的温度变化时，内能改变，当热力学系统的温度变化时，内能改变，此时系统与外界传递能量有两种方式此时系统与外界传递能量有两种方式作功作功传热传热二、准静态过程的功二、准静态过程的功讨论：讨论：2）PV 图上曲线下图上曲线下面积面积表示体积功大小。表示体积功大小。1）功是过程量功是过程量。体积功：在准静态过程中，气体积功：在准静态过程中，气体或液体体积发生变化的功。体或液体体
3、积发生变化的功。pp.P1V1.P2V2v03）A 0 系统对外做功系统对外做功A 0 A 0系统从外界吸收热量系统从外界吸收热量;Q 0 系统对外做功；系统对外做功；A 0 系统从外界吸收热量；系统从外界吸收热量；Q 0 内能增加内能增加；E 0 内能减少。内能减少。(1)热力学第一定律实际上就是包含热现象在内的能量守恒热力学第一定律实际上就是包含热现象在内的能量守恒 与转换定律；与转换定律；说明说明(3)此定律此定律只要求系统的初、末状态是平衡态，至于过程中只要求系统的初、末状态是平衡态，至于过程中经历的各状态则不一定是平衡态。即适用于一般热力学经历的各状态则不一定是平衡态。即适用于一般热
4、力学过程。过程。(4)适用于任何系统（气、液、固）。适用于任何系统（气、液、固）。(2)第一类永动机（不消耗任何能量却能不断对外做功）第一类永动机（不消耗任何能量却能不断对外做功）是是不可能实现的。这是热力学第一定律的另一种表述形式；不可能实现的。这是热力学第一定律的另一种表述形式；二、热力学第一定律在理想气体等值过程的应用二、热力学第一定律在理想气体等值过程的应用 恒恒温温热热源源S l 1.1.等温过程等温过程内能的增量内能的增量功功吸收的热量吸收的热量在等温膨胀过程中在等温膨胀过程中 ，理想气体吸收的热量全部用来对外作功，理想气体吸收的热量全部用来对外作功，在等温压缩中，外界对气体做功，
5、气体向外界放热。在等温压缩中，外界对气体做功，气体向外界放热。SOVpV1V22.等体过程等体过程（等容过程）（等容过程）l 不变不变l功功吸收的热量吸收的热量内能的增量内能的增量SOVpV1等体过程中气体等体过程中气体吸收的热量，全部用来增加它的内能，吸收的热量，全部用来增加它的内能，使其温度上升。使其温度上升。定体（定容）摩尔热容定体（定容）摩尔热容3.3.等压过程等压过程功功吸收的热量吸收的热量内能的增量内能的增量在等压过程中理想气体吸收的热量，一部分用来对外作功，在等压过程中理想气体吸收的热量，一部分用来对外作功，其余部分则用来增加其内能。其余部分则用来增加其内能。S lp1OVpV1
6、V2迈耶公式迈耶公式 比热容比比热容比 定压摩尔热容定压摩尔热容Cp,m i=3i=5i=6第第131131页：表页：表5-1 5-1 列出了几列出了几种气体的摩尔热容试验值种气体的摩尔热容试验值等压过程等压过程吸收的热量可表示为吸收的热量可表示为:因此因此,任何过程任何过程的内能变化的内能变化:等体过程等体过程吸收的热量吸收的热量:等压过程等压过程吸收的热量吸收的热量:热力学第一定律热力学第一定律特点特点过程方程过程方程功、内能、热量功、内能、热量1.等温膨胀等温膨胀dT=01.等温压缩等温压缩2.等容升压等容升压dV=02.等容降压等容降压3.等压膨胀等压膨胀dP=03.等压压缩等压压缩小
7、结小结理想气体状态方程理想气体状态方程摩尔热容摩尔热容质量为质量为2.8g，温度为温度为300K，压强为压强为1atm的氮气，的氮气，等压膨胀等压膨胀到原来的到原来的2倍。倍。氮气对外所作的功，内能的增量以及吸收的热量氮气对外所作的功，内能的增量以及吸收的热量 解解例例求求根据等压过程方程，有根据等压过程方程，有因为是双原子气体因为是双原子气体例例5-1 如如图图所示，将所示，将压压强强为为5 5MPa a、体、体积为积为100100cm3 3的氧气膨的氧气膨胀胀降降压压到到0.10.1MPa a，设经历设经历（a a）等温）等温过过程程,（b b）先等体后等）先等体后等压过压过程程,（c c
8、）先等）先等压压后等体后等体过过程，求各程，求各过过程氧气所作的功、内能改程氧气所作的功、内能改变变及吸收的及吸收的热热量。量。设设氧氧气可看成理想气体。气可看成理想气体。过程的内能改变，所作的功及吸收的热量分别为解解（1）对等温过程a，由过程方程（2 2）对过对过程程b b，过过程的内能改程的内能改变变，所作的功及吸收的，所作的功及吸收的热热量分量分别为别为 （3）对过程c，过程的内能改变，所做的功及吸收的热量分别为例例5-2 0.0.5mol的的单单原子理想气体原子理想气体经历经历一准静一准静态态的直的直线线abab过过程，程，如如图图所示，求所示，求（1 1）过过程的内能改程的内能改变变、功及吸收的、功及吸收的热热量，量，（2 2）abab过过程中哪一点温度最高，最高温度是多少？程中哪一点温度最高，最高温度是多少？过程吸收的热量 解解 由于ab两点 paVa=pbVb 故 ab两点的温度相同，因此内能改变为0 E=0 气体在过程中所做的功，等于直线ab与V轴的面积由理想气体状态方程 故得最高的温度为 K求ab过程中哪点温度最高，用求极值的方法。为此，先求出过程中压强方程P（V）。由两点式 (m3)求极值，令Pa精品课件精品课件！精品课件精品课件！作业作业:选选1空空11，13计算题计算题18,19