功的性质 以体积功为例,当系统体积由V变 化到V时,外界对系统所作总功为 在pV图上可表示为过程曲线与横坐 标轴之间的曲边梯形的面积。 y v W显然与过程曲线的位置有关,即与路经有关。所以,功是过程 量,不是态函数。于是,元功常记为无穷小量d,而不能记为 全微分dW。 (三)热量与内能 热量——热学作用下的能量转移(历史原因:热质说)。当热学系 统出现温度差时引起的能量转移的一个度量。过程量:dO 其他能量可以转化成热量。例:化学反应;相变潜热
功的性质 以体积功为例，当系统体积由 Vi变 化到 Vf 时，外界对系统所作总功为 = − f i V V W pdV 在p-V图上可表示为过程曲线与横坐 标轴之间的曲边梯形的面积。 W显然与过程曲线的位置有关，即与路经有关。所以，功是过程 量，不是态函数。于是，元功常记为无穷小量 ，而不能记为 全微分 dW 。 dW （三）热量与内能 热量——热学作用下的能量转移（历史原因：热质说）。当热学系 统出现温度差时引起的能量转移的一个度量。过程量：dQ 其他能量可以转化成热量。例：化学反应；相变潜热
内能——热力学系统内部的能量。 U=U,,+U ue>T →U=U(T,)状态量 U<)r<>卩 热力学系统内能的增量等于系统变化过程中外界对系统所作的绝 热功: △U=U-0,=W 绝热 焦耳实验表明 无论用什么方式作功使系统从同一初态到同一末态所作的绝热功的 数量都一样,这说明:绝热功是态函数。 且 且 T陘 旦 」唱 电氾L电教丝 a C
内能——热力学系统内部的能量。 U U(T,V) U r V U T p k = U =Uk +U p 状态量 热力学系统内能的增量等于系统变化过程中外界对系统所作的绝 热功： U =U f −Ui =W绝热 焦耳实验表明： 无论用什么方式作功使系统从同一初态到同一末态所作的绝热功的 数量都一样，这说明：绝热功是态函数
(四)热力学第一定律 数学表述 当热力学系统的状态变化(有力学、热学等相互作用)时,可以通 过作功和传热等方式改变系统的内能。那么,在一个热力学过程中 系统内能的增量等于外界对系统所作的功与外界传递给系统的热量 之和,即 △U=U2-V1=W+Q 符号约定 W>0,外界对系统作正功;Q>0,外界向系统传热; W<0,系统对外界作正功;Q<0,系统向外界放热 热力学第一定律的另一种表述( Helmholtz表述) 第一类永动机是不可能造成的
（四）热力学第一定律 数学表述 当热力学系统的状态变化（有力学、热学等相互作用）时，可以通 过作功和传热等方式改变系统的内能。那么，在一个热力学过程中 系统内能的增量等于外界对系统所作的功与外界传递给系统的热量 之和，即 U =U2 −U1 =W +Q 符号约定 W > 0, 外界对系统作正功；Q > 0，外界向系统传热； W < 0, 系统对外界作正功；Q < 0, 系统向外界放热。 热力学第一定律的另一种表述（Helmholtz 表述） 第一类永动机是不可能造成的
第二节热力学第一定律的应用 (一)准静态过程 进行的足够缓慢,以致于系统连续经过的每一个中间态都可以近似 为平衡态的过程称为准静态过程。 准静态过程是理想化过程,不可能严格实现,但可近似实现。条件: 系统的驰豫时间远小于过程的特征时间) 例(1):汽缸运动:m/s;分子运动速率:102-103m/s,碰撞频率:108s。系 统碰撞数次达到平衡,很好的准静态近似。 例(2):气体向真空膨胀,不是准静态过程 等压过程特征 按状态参量变化特征等体过程(1)系统状态的变化由状态参 划分准静态过程 等温过程 量描述,可不考虑时间。 绝热过程 (2)过程可在pV图上图示为 ●●●●● 条曲线
第二节 热力学第一定律的应用 （一）准静态过程 进行的足够缓慢，以致于系统连续经过的每一个中间态都可以近似 为平衡态的过程称为准静态过程。 准静态过程是理想化过程，不可能严格实现，但可近似实现。条件： 系统的驰豫时间远小于过程的特征时间）。 例（1）：汽缸运动：m/s; 分子运动速率：102 -103 m/s，碰撞频率：108 /s。系 统碰撞数次达到平衡，很好的准静态近似。 例（2）：气体向真空膨胀，不是准静态过程。 • • • • • • 绝热过程 等温过程 等体过程 等压过程 按状态参量变化特征 划分准静态过程： 特征 （1）系统状态的变化由状态参 量描述，可不考虑时间。 （2）过程可在p-V图上图示为一 条曲线
例(1):膨胀过程 /B% Bh Rn 例(2):热传导过程 聞国巴幽□网 △T,2△T,3△T4△T △T→dT 重要特征 准静态过程是可逆过程。 (a) V 解释:过程可以用状态参量描述;状态参量与过程无关。 准静态过程中的功的计算 热力学第一定律的微分形式:aU=W+dQ dH=-pdl,W=」 pdy w'=[dw △U=Ux-V1=Q-pdl
例（1）：膨胀过程 例（2）：热传导过程 T, 2T, 3T, 4T, …, T → dT. 准静态过程是可逆过程。 重要特征 解释：过程可以用状态参量描述；状态参量与过程无关。 准静态过程中的功的计算 热力学第一定律的微分形式： dU = dW + dQ dW = − pdV, = = f i V V f i W dW pdV ' ' = = − f i V V f i W dW pdV = − = − f i V V U U f Ui Q pdV