准静态冠程 内能、功和热量
1 准静态过程 内能、功和热量
准静态过程 热力学系统:热力学研究的对象 这一节只研究理想气体系统。 热力学过程(简称过程):热力学系统从一个状态变 化到另一个状态的过程。 实际发生的过程往往进行的较快,在新的平衡态达到 之前系统又继续了下一步变化,这意味着系统在过程中 经历了一系列非平衡态。这种过程为非静态过程。 准静态过程:任意时刻的中间态都无限接近于一个平 衡态的过程 对准静态过程,在任何时刻系统的状态都可以当平 衡态来处理。 准静态过程是由一系列依次接替的平衡态所组成的过程
2 热力学系统：热力学研究的对象。 这一节只研究理想气体系统。 热力学过程（简称过程）：热力学系统从一个状态变 化到另一个状态的过程。 实际发生的过程往往进行的较快，在新的平衡态达到 之前系统又继续了下一步变化，这意味着系统在过程中 经历了一系列非平衡态。这种过程为非静态过程。 准静态过程：任意时刻的中间态都无限接近于一个平 衡态的过程。 对准静态过程，在任何时刻系统的状态都可以当平 衡态来处理。 一、准静态过程 准静态过程是由一系列依次接替的平衡态所组成的过程
准静态过程只有在进行的“无限缓慢”的条件下 才可能实现。实际过程则要求系统状态发生变化的特征 时间远远大于弛豫时间τ才可近似看作准静态过程 作为准静态过程中间状 态的平衡态,具有确定的状PtA 态参量值。 对于简单系统可用PV图 上的一点来表示这个平衡态。 过程曲线 系统的准静态变化过程可用P B V图上的一条曲线表示。 V 非准静态过程不能用状态图上的一条曲线来表示。 准静态过程是一种理想的极限,但作为热力学 的基础,我们要着重讨论它
3 准静态过程只有在进行的 “ 无限缓慢 ” 的条件下 才可能实现。实际过程则要求系统状态发生变化的特征 时间远远大于弛豫时间τ才可近似看作准静态过程。 P o V B A 作为准静态过程中间状 态的平衡态，具有确定的状 态参量值。 准静态过程是一种理想的极限，但作为热力学 的基础，我们要着重讨论它。 过程曲线 非准静态过程不能用状态图上的一条曲线来表示。 对于简单系统可用P—V图 上的一点来表示这个平衡态。 系统的准静态变化过程可用P— V图上的一条曲线表示
内能、内能增量 内能:系统中所有分子不规则运动的能量与分子与分 子之间相互作用的势能的总和。 1理想气体内能:E=VRT 单原子分子气体E=-1RT 内能的改变只 双原子分子气体ES 决定于系统初末两 RT个状态,与所经历 的过程无关。内能 多原子分子气体E=7是“状态量”。 2内能增量E=E2-E1=R(Z2-T)=7A 微小变化:dE=上vRer
4 1.理想气体内能: RT i E 2 = 内能：系统中所有分子不规则运动的能量与分子与分 子之间相互作用的势能的总和。 内能的改变只 决定于系统初末两 个状态，与所经历 的过程无关。内能 是“状态量”。 2.内能增量 E = E2 − E1 ( 2 1 ） 2 R T T i = − 单原子分子气体 E RT 2 3 = 双原子分子气体 E RT 2 5 = 多原子分子气体 E RT 2 6 = 二、内能、内能增量 R T i = 2 微小变化： RdT i dE 2 =
三、功 1.气体系统作功是通过改变气体体积来完成的。 例如:气缸内的气压大于外界大气压,气体膨胀推 动气缸活塞对外作功。 2气体作功的计算 只考虑无摩擦准静态过程的功。 P 由功的定义:A=dA= Fdr cos 压力F=PS 元功dA=F=PSd=PaV·特殊: 体积变化从V1V2,在整个等容过程:A等容=0 过程中气体作功为: 等压过程: b a= da= pdy A等压=P(V2-V1)
5 1. 气体系统作功是通过改变气体体积来完成的。 例如：气缸内的气压大于外界大气压，气体膨胀推 动气缸活塞对外作功。 三、功 S dx dV P 元功 dA= Fdx = PSdx= PdV 压力 F = PS 由功的定义： = = b a b a A dA Fdr cos 只考虑无摩擦准静态过程的功。 2.气体作功的计算 体积变化从 V1—V2，在整个 过程中气体作功为： = = 2 1 V V b a A dA PdV • 特殊： 等容过程：A等容=0 等压过程： A等压= P(V2-V1)