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热力学第一定律及其在等值过程中的应用
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设一热力学系统,初始时内能为E1,如果系统吸热,使系统内能增加到E2,系统对外作功A。
在一般情况下,系统内能的改变可能是作功与传热的共同结果。
由能量守恒与转换定律,有:
系统
即
物理意义
热力学第一定律
微小过程:
符号
表示“元”,
因为Q、A不是状态函数,不能写成微分。
对准静态过程:
,
由
一、热力学第一定律
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①.注意内能增量、功、热量的正负规定。
②.热—功转换不是直接进行的,而是间接的,内能是传递工具。
明确几点:
外界对系统作功,使内能增加,再通过内能降低,系统放热。
系统吸热后,先使内能增加,再通过降低内能对外作功。
③.热力学第一定律实际上是能量守恒定律在热力学中的体现。热力学第一定律是从实验中总结出来的。
第一类永动机:即不从外界吸收能量,而不断对外作功的机械。
第一类永动机违反能量守恒定律。
热力学第一定律对准静态过程和非准静态过程均适用。但为便于实际计算,要求初终态为平衡态。
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等容过程也称等体过程。
系统的体积不变


2 .过程方程
等容过程体积不变,P ~ V 图曲线下的面积为 0 ,气体作功为 0 。




二、热力学第一定律在等值过程中的应用
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多原子分子气体
内能增量又可写成:
此公式不仅适用于等容过程,对任何过程都适用。
单原子分子气体
双原子分子气体
等容摩尔热容:

意义:等容过程系统吸热全部转变成内能。
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系统的压强不变


2 .过程方程



压强不变


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多原子分子气体
CP > CV 的物理意义:
1 mol 理想气体温度升高 1 ºC,对于等容过程,体积不变吸热只增加系统内能;而对于等压过程除了增加系统内能外,还要对外作功,所吸收的热量要更多一些。
单原子分子气体
双原子分子气体
等压摩尔热容:
迈耶公式
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系统的温度不变
恒温源


2 .过程方程


由理想气体状态方程
等温过程的功
(1)

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由过程方程
则等温过程的功
原因:对于等温过程温度不变,Q=A,而功是过程量,与过程有关,因而CT也与过程有关,没有意义。
(2)


无法使用
计算等温过程的热量。
等温过程
则
意义:等温过程系统吸热全部用来对外作功。
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系统与外界绝热。无热量交换。
绝热材料
系统对外作功全部靠内能提供。
绝热过程摩尔热容为0。



绝热过程

在绝热过程中,P、V、T三个参量同时改变。
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