第一章 热力学的基本规律 Fundamental of thermodynamics
第一章 热力学的基本规律 Fundamental of Thermodynamics
§15热力学第一定律 (The first law of thermodynamics) 上节讨论了功的表达式。作功是系统和外界相互作过 程中传递能量的一种方式。当系统和外界通过作功的方式传递 能量时,系统的外参量必然发生变化。除了作功的方式以外 系统还可以通过传递热量的方式与外界交换能量。例如,当系 统和另一物体(外界)相接触时,如果者的温度不相等,中间 又没有绝热壁隔断,彼此将发生热量交换。在发生热量交换时 系统的外参量并不改变,能量是通过在接触面上分子的碰撞和 热辐射而传递的。我们在以后将会看到,作功和传热两种传 递能量的方式有重要的差异。在本节中我们将讨论在过程 中能量传递和转化的规律,并总结出热量的科学定义
上节讨论了功的表达式。作功是系统和外界相互作过 程中传递能量的一种方式。当系统和外界通过作功的方式传递 能量时，系统的外参量必然发生变化。除了作功的方式以外， 系统还可以通过传递热量的方式与外界交换能量。例如，当系 统和另一物体(外界)相接触时，如果两者的温度不相等，中间 又没有绝热壁隔断，彼此将发生热量交换。在发生热量交换时， 系统的外参量并不改变，能量是通过在接触面上分子的碰撞和 热辐射而传递的。我们在以后将会看到，作功和传热两种传 递能量的方式有重要的差异。在本节中我们将讨论在过程 中能量传递和转化的规律，并总结出热量的科学定义。 §1.5 热力学第一定律 (The first law of thermodynamics)
准静态过程 Quasi- static process 平衡态:不受外界影响时,系统的宏观性质不随时闾改变。 系統从某一平衡状态到另一平衡状态的变化的 (热力学)过程。 过程中的每一状态都是平衡态( quilibrium state)的称为准静态过程或平衡过程。 只有把这种理規而简单的情况搞清楚。才有助于我 们对实际问题的探讨。这种模型中每个恋视为平衡 忞。有确定的状态参量,否则不能进行讨论。下面 我们主要研究平衡态和平衡过程
过程中的每一状态都是平衡态 (Equilibrium state ) 的称为准静态过程或平衡过程 。 系统从某一平衡状态到另一平衡状态的变化的 （热力学）过程。 只有把这种理想而简单的情况搞清楚，才有助于我 们对实际问题的探讨。这种模型中每个态视为平衡 态，有确定的状态参量，否则不能进行讨论。下面 我们主要研究平衡态和平衡过程。 一、准静态过程 Quasi-static process 平衡态：不受外界影响时，系统的宏观性质不随时间改变
准静态过程举例 举例1:外界对系统做功过程无限缓慢 NN非平衡态到平衡态的过渡时间, 即弛豫时间,约103秒,如果 实际压缩一次所用时间为1秒, NN就可以说是准静态过程。 Quasi-static process 外界压强总比系统压强大一小量△P,就可以缓慢压缩
举例1：外界对系统做功 u 过程无限缓慢 非平衡态到平衡态的过渡时间， 即弛豫时间，约 10 -3 秒 ，如果 实际压缩一次所用时间为1 秒， 就可以说 是准静态过程。 Quasi-static process 外界压强总比系统压强大一小量△P ， 就可以 缓慢压缩。 准静态过程举例
举例2:系统(初始温度丌)从外界吸热,经过下 图所示过程,则:从万—五是准静态过程 如果系统温度们1直接与热 系统T 原接触,最终达到热平衡 ,则不是准静态过程。 等温过程 等容过程 P 等压过程 T1+△TT1+2△TT1+3△T 因为状态图中任何一点都表 示系统的一个平衡恋。故准静态 循环过程 过程可以用系统的状态图。如 P图图(或P图图,V图)中 条曲线表示,反之亦如此
T1+△T T1+2△T T1+3△T T2 系统T1 如果系统 温度 T1 直接与 热 源 T2 接触，最终达到热平衡 ，则不是 准静态过程。 因为状态图中任何一点都表 示系统的一个平衡态，故准静态 过程可以用系统的状态图，如 P-V图（或P-T图，V-T图）中 一条曲线表示，反之亦如此。 V P o 等温过程 等容过程 等压过程 循环过程 举例2：系统（初始温度 T1）从 外界吸热，经过下 图所示过程，则： 从 T1 T2 是准静态过程