§1-7热力学第一定律对理气的应用 1.自由膨胀一一 焦耳实验(1843年) 1)实验装置 温度计 气体 真空 水 1
1 §1-7 热力学第一定律对理气的应用 1. 自由膨胀——焦耳实验(1843 年) 1）实验装置
2)热分析： 体系为理气，环境为水和容器 气体向真空膨胀，没有观察到水浴温度变化。 dT=0,Q=0; P外=0，W=0, 恒温过程： △U=Q-W=0 P,V变了，T不变，△U=0
2 2）热分析： P 外=0，W=0， 气体向真空膨胀，没有观察到水浴温度变化。 dT=0，Q=0； 体系为理气，环境为水和容器 恒温过程： ΔU=Q-W=0 P, V 变了，T 不变，ΔU=0
3)结论：理气的U与P,V无关，U(T) 论证：理气U=U（T,V) 由焦耳实验知：dU=0,dT=0,dV≠0 说明内能不随体积变化 同理，U=U（T,P) aw-Gr+S,aP 3
3 3）结论: 理气的 U 与 P，V 无关，U（T） 论证：理气 U=U（T，V） dV V U dT T U dU V T ( ) ( ) + = 由焦耳实验知：dU=0，dT=0，dV≠0 ( ) = 0 T V U 说明内能不随体积变化 同理，U=U（T，P） dP P U dT T U dU P T ( ) ( ) + =
由焦耳实验知：dU=0,dT=0,dP≠0 0 说明内能不随体积变化 结论：理想气体变化的内能只是T的函数， 而与P,V无关。 1
4 ( ) = 0 T P U 由焦耳实验知：dU=0，dT=0，dP≠0 说明内能不随体积变化 结论：理想气体变化的内能只是 T 的函数， 而与 P，V 无关
同理，△H=△U+△PV=△U+R(T2-T1) 理气：等T,△U=0,△H=0 说明：a)理气的△U(T)和△H(T) b）d-Gvd,C=(g7 AU=C,dT,无需等V anea,C,-(6 AH=Cn，无需等P 5
5 同理，ΔH=ΔU + ΔPV =ΔU + nR（T2 -T1） 理气：等 T，ΔU=0，ΔH=0 说明：a）理气的ΔU（T）和ΔH（T） b）dU=CvdT， V V T U C ( ) = = 2 1 T T U CV d T ，无需等 V dH=CpdT， P P T U C ( ) = ， = 2 1 T T H CP dT ，无需等P