2022-2023学年高二物理竞赛课件：热力学第一定律

热力学第一定律 热力学第一定律 一.焦耳实验 绝热过程：系统状态的变化完全是机械作用或电磁作用 的结果而没有受到其他影响。 二.态函数内能 内能的微观解释： 内能是系统中分子无规运动的能量总和的统计平均值。内能 是态函数，功和热量都不是态函数，而是过程函数（量）。 §1.6热容量与焓 一.热容量定义：系统在热力学过程中，升高1K所吸收的热量 1.定容热容量： 2.定压热容量： 3.焓：定义态函数 由热力学第一定律,定压过程中， §1.7理想气体内能 取T、V为状态参量，由U=U(T,V) 代入得： 对于绝热自由膨胀，U不变，焦耳由实验得： （焦耳定律） 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 对于理想气体 §1.8理想气体绝热过程 绝热过程 代入前式，得 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 §1.9理想气体卡诺循环 一.卡诺循环 1.准静态等温过程 由焦耳定律： 2.准静态绝热过程 3.卡诺循环 V p a.等温膨胀 b.绝热膨胀 c.等温压缩 d.绝热压缩 循环效率： 逆卡诺热机效率： §1.10热力学第二定律 一.克劳修斯表述： 不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化. 开尔文（汤姆孙）表述： 不可能从单一热源吸收热量使之完全变成有用的功而不引起其他变化. 另一种开氏表述：第二类永动机不可能造成. §1.11卡诺定理 一.所有工作于两个一定温度之间的热机，以可逆热机的效率最高。 二.两个可逆热机，存在着： §1.12热力学温标 一. 二.两种温标的一致性 1.理想气体的卡诺循环效率： 与一式形式相同。 2.固定点相同：水的三相点273.16 三.可逆卡诺热机的效率： §1.13克劳修斯等式与不等式 由卡诺定理 将Q2定义为吸热，则上式为： （克劳修斯等式与不等式） 若有n个热源 ，某系统从中吸收了 的热量。 则有： 对于可连续变化的热源，可以写成积分形式： §1.14熵 一可逆过程中， 从A点到B点任一可逆过程有： 存在着态函数： （对于不可逆过程，态函数熵仍存在，但需用可逆过程来定义。） 对上式微分，得： 若只有体积变化功，由 有： 或 一般的，有 §1.15理想气体的熵 把理想气体物态方程 及 代入热力学 基本微分方程得: 当 为常数时，对上式积分： $