2022-2023学年高二物理竞赛课件：热力学第零定律和第一定律

热力学第零定律和第一定律 一、热力学第零定律 如果物体A和处于确定状态的物体B热接触而处于热平衡，另有物体C和此物体B也热接触而处于热平衡，那么，物体A和物体C热接触就必定也处于热平衡。这个结论称为热力学第零定律。 二、 热力学过程 热力学系统从一个平衡态过度到另一个平衡态所经过的变化历程就称为热力学过程。 准静态过程：在过程中每一时刻，系统都处于平 衡态，这是一种理想过程。 热力学第零定律和第一定律 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 例：系统（初始温度 T1）从外界吸热 从 T1 到 T2 是准静态过程 因为状态图中任何一点都代表系统的一个平衡态，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。 系统T1 T1+△T T1+2△T T1+3△T T2 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 准静态过程（状态1到状态2）气体对外界做功： 1.气体体积变化所做的功 u 气体对外界作元功为： 以气体膨胀过程为例： 三、功 热量 内能 P V 1 2 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 系统对外作正功； 系统对外作负功； 系统不作功。 由积分意义可知，功的大小等于p-V 图上过程曲线p(V)下的面积。功的数值不仅与初态和末态有关，而且还依赖于所经历的中间状态，功与过程的路径有关。 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 2.气体的内能 实际气体内能： 所有分子热运动的动能和分子间势能的总和。 理想气体内能： 内能是状态量,是状态参量T的单值函数。 内能是状态参量T、V的单值函数。 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 系统内能改变的两种方式 作功是系统热能与外界其它形式能量转换的量度。 a.做功可以改变系统的状态 摩擦升温（机械功）、电加热（电功） 功是过程量 b.热量传递可以改变系统的内能 热量是过程量 热量是系统与外界热能转换的量度。 使系统的状态改变，传热和作功是等效的。 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 系统从外界吸热； 系统向外界放热； 系统对外界做功； 外界对系统做功； 系统内能增加； 系统内能减少。 上式就是热力学第一定律，是包含热量在内的能量守恒定律。 四、热力学第一定律 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 对无限小过程 对于准静态过程，如果系统对外作功是通过体积的变化来实现的，则 热力学第一定律另一表述： 制造第一类永动机（能对外不断自动作功而不需要消耗任何燃料、也不需要提供其他能量的机器）是不可能的。 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 Ｐ Ｏ V １ ２ V 系统体积在状态变化过程中始终保持不变。 等体过程: 等体过程中，系统对外不作功，吸收的热量全用于增加内能。 等体过程 气体的摩尔定体热容 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 等体吸热 即：理想气体的摩尔定体热容是一个只与分子自由度有关的量。 适应于所有过程 一摩尔气体在体积不变时，温度改变1K时所吸收或放出的热量。 摩尔定体热容 等体内能增量 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 在等压过程中，理想气体吸热的一部分用于增加内能，另一部分用于对外作功。 摩尔定压热容: 一摩尔气体在压强不变时，温度改变1K时所吸收或放出的热量。 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 $