利用理想气体内能表达式可得
CV ,m
i 2
R
在等体过程中 Q V U v C V ,m ( T 2 T 1 ) v C V ,m T
p
等 p2
体
升 压
p1
o
பைடு நூலகம்2 (p2,V,T2)
1 (p1,V,T1) VV
p
等 p1
体
降 压
p2
o
1 (p1,V,T1)
2 (p2,V,T2) VV
QV
U1
13
J.迈耶
J.焦耳
H.亥姆霍兹
能量守恒定律 能量既不会凭空产生，也不会凭空消灭，它只
能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转 移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的 总量不变。
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热力学第一定律
外界对系统做功与外界对系统传热之和等于 系统内能增加量。
U2U1WQ *适用于一切过程，一切系统*
p
A*
1
p
A*
1
2 *B
o
V
2 *B
o
V
理想气体内能 : 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 U U(T)
11
永 动 机 的 设 想 图
12
第一类永动机试图在不获 取能源的前提下使体系持续 地向外界输出能量。历史上 最著名的第一类永动机是法 国人亨内考在十三世纪提出 的“魔轮”，十五世纪，著 名学者达芬奇也曾经设计了 一个相同原理的类似装置， 1667年曾有人将达芬奇的设 计付诸实践，制造了一部直 径5米的庞大机械，但是这些 装置经过试验均以失败告终。
U2
QV
U1
U2
20
二 等压过程
特 性 p常量
过程方程 VT1 常量
功 Wp(V2V1)
p
p
(p,V1,T1) (p,V2,T2)
1
2
W
热一律 dQpdUdW o V 1
V2 V
定压摩尔热容: 1mol理想气体在等压过程中吸
收的热量 d Q p ，温度升高 dT，其定压摩尔热容为
Cp,m
dQp dT
存在温差而发生的能量传递 .
功与热量的异同 1）过程量：与过程有关；
T1 T2
T1 Q T2
2）等效性：改变系统热运动状态作用相同；
1卡 = 4.18 J ， 1 J = 0.24 卡
3）功与热量的物理本质不同 .
宏观运动
功 分子热运动
热量
分子热运动
分子热运动
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五、 内 能 （状态量）
物体内分子做无规运动的动能和势能的总和叫做 物体的内能。内能由系统的状态唯一地决定。内能的 改变量只由初末状态决定，和变化的具体过程无关。
第四章 热力学
PART ONE
前言
请在此处添加具体内容，文字尽量言简意赅，见到 那描述即可，不必过于繁琐，注意版面美观度。
2
主要内容
§4.1 热力学第一定律 §4.2 热力学第一定律对理想气
体的应用 §4.3 循环过程 §4.4 热力学第二定律
3
§ 4.1 热力学第一定律
一、热力学第零定律
热力学第零定律： 如果系统A、B同时和系统 C达到热平衡，则系统A和B也处于热平衡—热平 衡的传递性。
准静态过程
dQdUpdV
QU V2 pdV
16
V1
例 某系统吸热800J，对外作 功500J，由状态A沿路径1变 到状态B，气体内能改变了多 少？如果气体沿路径2由状态 B回到状态A，外界对系统作 功300J，气体放热多少？
1
B
2 A
QUW UQW800500300J
Q U W 3 0 0 3 0 0 6 0 0 J
7
宏观运动能量 作机械功改变系统
状态的焦耳实验
热运动能量 作电功改变系统 状态的实验
A V
8
例：v mol理想气体保持温度T不 变，体积从V1准静态变到V2，求等 温过程的功。
PVRT
W V2PdV V2RTdVRTlnV2
V1
V V1
V1
9
四、 热量（过程量）
通过传热方式传递能量的量度，系统和外界之间
平衡态：热力学系统如果与外界没有热量交换，内部也不发生 任何形式的能量转化，经过足够长的时间后，可以达 到宏观性质稳定的状态，称之为平衡态，是一种热动 平衡，可以用一组状态参量来描述。
5
准静态过程（理想化的过程）
准静态过程：如果一个系统在其变化过程中所 经历的每一中间状态都无限接近于热平衡态，这个 过程称为准平衡过程或准静态过程。当系统实际过 程时间大于系统弛豫时间即可认为是准静态过程。
特性 V 常量
过程方程 p/T 常量
p
p2
(p2,V,T2)
dV0, dW0
热力学第一定律 dQV dU
p1
o
(p1,V,T1)
VV
定体摩尔热容: 1mol理想气体在等体过程中吸
收的热量 dQV ，使温度升高 dT, 其定体摩尔热容为
CV,m
dQV dT
dQVCV,mdT
单位 Jmo 1K l1
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热力学第一定律也可表述为：第一类永动机不可能实现
第一定律的符号规定
Q
U2 U1
W
+ 系统吸热 内能增加 系统对外界做功
系统放热 内能减少 外界对系统做功
15
热力学第一定律
QU2U1W
p
1*
系统从外界吸收的热量,
*2
一部分增加系统的内能, 另一 部分用来对外界做功 .
o V1
V2 V
QUW
微小过程 dQdUdW
达到热平衡的系统具有共同的内部属性—温度
热力学温标(T: K) 摄氏温标(t: ℃)
t (℃)=T (K) - 273.15
BCA
4
二、 若干基本概念
热力学系统的分类： （1）孤立系统：与环境既没有物质交换也没有能量交换的系统。 （2）封闭系统：与环境只有能量交换没有物质交换的系统。 （3）开放系统：与环境既有物质交换也有能量交换的系统。
砂子 活塞 气体
p
p1 2 (p1,V1,T1)
p2
1 (p2,V2,T2)
o V1
6
V2 V
三、 功（过程量）
宏观运动能量
热运动能量
功是能量传递和转换的量度，它引起系统热运动 状态的变化 . 准静态过程功的计算
d W F d lpd S l
dWpdV
W V2 pdV V1
注意：作功与过程有关 .
dQpCp,mdT
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d Q pC p,m d Td U p d V
dUCV,mdT
pdVRdT
可得定压摩尔热容和定体摩尔热容的关系（迈耶公式）
C p,mC V,mR2 iRRi 22R
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§4.2 热力学第一定律对理想气体的应用
计算各等值过程的热量、功和内能的理论基础
（1） （2）
dQdUpdV 解决过程中能
QU V2 pdV 量转换的问题 V1
pV vRT （理想气体的状态方程）
（3） UU(T) i vRT （理想气体的内能） 2
（4） 各等值过程的特性 .
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一 等体过程