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1、4 热力学第一定律热力学第一定律4-1 改变系统改变系统dl做功做功热传递热传递改改变变内能内能两者等效两者等效热功当量热功当量 1 cal =4.186 J 4-2 热力学第一定律热力学第一定律1.数学表述数学表述说明：说明：(1)系统与外界交换热量系统与外界交换热量,吸为正吸为正,放为放为负负;(2)系统对外界做功为正系统对外界做功为正,外界对系统做功为负外界对系统做功为负;(3)内能增加为正内能增加为正,内能减小为负内能减小为负;内能内能 的两条途径的两条途径 热功当量热功当量(4)适用于气体、液体、固体。适用于气体、液体、固体。2.适用范围适用范围 初、末两个状态为平衡态，初、末两个状
2、态为平衡态，既适用于准静态也既适用于准静态也适用于非准静态。适用于非准静态。微小过程微小过程：适用范围：适用范围：系统所经历的过程必须是准静态过程系统所经历的过程必须是准静态过程3.另一描述另一描述不可能制造出第一类永动机不可能制造出第一类永动机4-3 准静态过程中的功、热量准静态过程中的功、热量 和内能和内能1功功dl第一类永动机：第一类永动机：不需要外界提供能量，但可以连续不断不需要外界提供能量，但可以连续不断地对外做功的机器。地对外做功的机器。说明：说明：(1)V2V1,W0,系统对外界做功系统对外界做功;(2)V2V1,W0,外界对系统做功外界对系统做功;(3)适用于准静态过程。适用于
3、准静态过程。dV(pB,VB,TB)(pA,VA,TA)pO VVAVB图示：图示：系统所做的功在数值上等于系统所做的功在数值上等于p-V-V图上过程曲线以下的面图上过程曲线以下的面积积2热量热量说明说明热传递过程中，被传递热的多少；热传递过程中，被传递热的多少；热量不是状态量，而是过程量。热量不是状态量，而是过程量。(1)热容量热容量比热：比热：单位质量的物质热容量单位质量的物质热容量。单位：单位：单位：单位：摩尔热容量：摩尔热容量：1 mol 物质的热容量。物质的热容量。物体温度升高物体温度升高1 K 所需要吸收的热量所需要吸收的热量。(2)不同热力学过程的摩尔热容量不同热力学过程的摩尔热
4、容量(p10,9-14,9-15式式)(比热容比比热容比)3内能内能 理想气体的内能只是温度的单值函数理想气体的内能只是温度的单值函数,其变化其变化与热力学具体过程无关与热力学具体过程无关.4-4 热力学第一定律的应用热力学第一定律的应用1.1.等体过程等体过程 (V=恒量恒量)等体过程的热力学第一定律等体过程的热力学第一定律:吸收热量：吸收热量：内能增量：内能增量：特征方程特征方程:pVV02.2.等压过程等压过程 (p=恒量恒量)特征方程特征方程:pVV1V2p0O 等压过程的功等压过程的功：等压过程系统内能的增量：等压过程系统内能的增量：等压过程系统的吸热：等压过程系统的吸热：3.等温过程等温过程 特征方程特征方程:(T=恒量恒量)V1V2pVO由热一律得由热一律得:结论结论理想气体等温过程理想气体等温过程中吸收的热量全部中吸收的热量全部用来对外界做功用来对外界做功.4.绝热过程绝热过程 p p(dQ=恒量恒量)由热力学第一定律可得由热力学第一定律可得:(1)功能关系功能关系(2)状态方状态方程程说明说明 以上三式仅适用于理想气体的准态绝热过程以上三式仅适用于理想气体的准态绝热过程(3)等温线与绝热线等温线与绝热线等温线等温线pV绝热等温绝热线绝热线斜率斜率