热力学第一定律的经典表述: 不供给能量而可以连续不断对外做功的机器 叫做第一类永动机 无数事实表明,第一类永动机不可能存在 这种表述只是定性的,不能定量的主要原因 ‖是测量热和功所用的单位不同,它们之间没有 定的当量关系。1840年左右, Joule和 Mayer做了 二十多年的大量实验后,得到了著名的热功当量:‖ lcal=4.184J和1J=0.239cal。热功当量为能量守 恒原理提供了科学的实验证明。 第一章热力学第一定律 返回目录退出
第一章 热力学第一定律 返回目录 退出 21 热力学第一定律的经典表述： 不供给能量而可以连续不断对外做功的机器 叫做第一类永动机。 这种表述只是定性的, 不能定量的主要原因 是测量热和功所用的单位不同，它们之间没有一 定的当量关系。1840年左右, Joule和Mayer 做了 二十多年的大量实验后，得到了著名的热功当量: 1 cal = 4.184 J和1 J = 0.239 cal。热功当量为能量守 恒原理提供了科学的实验证明。 无数事实表明，第一类永动机不可能存在
热力学能(内能)的概念 (1)热力学能:除整体动能、整体势能以外的系统 中一切形式的能量(如分子的平动能、转动能、 振动能、电子运动能及原子核内的能等)。 (2)热力学能是系统的状态函数。(证明见下页) (3)热力学能是容量性质。 (4)热力学能的绝对值现在无法测量,但对热力学来‖ 说,重要的是△U。△U=W绝热 (5)dU在数学上是全微分 du dt+ d OT' T 第一章热力学第一定律 返回月录退出2
第一章 热力学第一定律 返回目录 退出 22 (1)热力学能：除整体动能、整体势能以外的系统 中一切形式的能量(如分子的平动能、转动能、 振动能、电子运动能及原子核内的能等)。 (2)热力学能是系统的状态函数。(证明见下页) (3)热力学能是容量性质。 (4)热力学能的绝对值现在无法测量，但对热力学来 说，重要的是ΔU。 ΔU = W绝热 (5)dU在数学上是全微分。 V V U T T U U V T d d d 1.热力学能（内能）的概念
------------------------------------------------------------------1 证明:系统状态一定时,热力学能值就为定值。 (反证法)系统状态从A经1或2到B B △U1=UB-U=△U2 ‖若假设△U1>△U ‖系统状态AB2 次循环△U=△U71-△U2>0 O 如此每经过一次循环,就有多余的能量产生 不断循环进行,就构成了第一类永动机 所以原假设不成立,即△U1=△U2 推论:系统状态发生变化时,系统的热力学能 变化只决定于始终态,而与变化途径无关 第一章热力学第一定律 一返回录返出23
第一章 热力学第一定律 返回目录 退出 23 证明：系统状态一定时，热力学能值就为定值。 （反证法）系统状态从A经1或2到B ΔU1 =UB–UA =ΔU2 若假设ΔU1>ΔU2 系统状态 1 2 ABA 一次循环ΔU=ΔU1 –ΔU2>0 如此每经过一次循环，就有多余的能量产生 不断循环进行，就构成了第一类永动机 所以原假设不成立，即ΔU1 =ΔU2 。 推论：系统状态发生变化时，系统的热力学能 变化只决定于始终态，而与变化途径无关。 1 2 A B p O V
- 2.功和热的概念 功和热是系统和环境之间交换能量的仅有两种形式 定义:由于系统和环境之间的温度差而造成 的能量传递叫做“热”;除热以外,在系统和环 ‖境之间其它形式的能量传递统称为“功”。 功和热不是系统的状态性质,但与系统的状 ‖态变化有关,其数值大小与变化途径有关。 功的种类:体积功W;非体积功W。 符号规定: 热Q:系统吸热为正,放热为负; 功W:系统做功为负,环境对系统做功为正 返回目录退出 4 第一章热力学第一定律
第一章 热力学第一定律 返回目录 退出 24 2.功和热的概念 功和热是系统和环境之间交换能量的仅有两种形式 符号规定： 热Q： 系统吸热为正，放热为负； 功W：系统做功为负，环境对系统做功为正。 功和热不是系统的状态性质，但与系统的状 态变化有关，其数值大小与变化途径有关。 定义：由于系统和环境之间的温度差而造成 的能量传递叫做“热” ；除热以外，在系统和环 境之间其它形式的能量传递统称为“功” 。 功的种类：体积功WV , 非体积功W´
- 3.热力学第一定律的数学表达式 对于密闭系统: △U=Q+W 其中:W=Wp+W 或dU=δQ+δW 因为功和热都不是状态函数,故用8Q和δW 而不用dQ和dW以表示它们不是全微分。 第一章热力学第一定律 一返回录返出25
第一章 热力学第一定律 返回目录 退出 25 3.热力学第一定律的数学表达式 对于密闭系统： ΔU=Q＋W 或 dU=Q＋W 其中：W = WV + W’ 因为功和热都不是状态函数，故用Q和W 而不用dQ和dW以表示它们不是全微分