北京联合大学《大学物理》第五章 热力学基础-§5.1 热力学第一定律.pdf
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第五章热力学基础
第五章热力学基础
第五章热力学基础
§5.1 热力学第一定律
§5.1 热力学第一定律
§5.1 热力学第一定律
《大学物理》校级精品课程教学团队
一、系统的内能 功和热量
1 系统的内能 (状态量)
取决于系统内部状态的能量称为热力学系统的内能。
由能量均分定理,质量为m,摩尔质量为M 的理想气体的内能:
m i
E = RT = E(T )
M 2
理想气体的内能是温度的单值函数。
系统内能的增量只与系统起始和终了状态有关,与系
统所经历的过程无关.
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2 功和热量
改变系统的内能有两个途径,
一是向系统传递热量,二是对系统做功.
外界对系统做功或向系统传递热量,都能使系统内能增加;
系统对外界做功或向外界传递热量,系统的内能则要减少.
从改变系统内能的作用来看,功和热量是等效的.
注意
做功是物体作宏观位移完成的,而传递热量则是在微观分子
的相互作用下完成的.
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二、热力学第一定律
Q = (E - E ) + A
2 1
系统从外界吸收的热量,一部分使系统的内能增加, 另一
部分使系统对外界做功.
Q =DE + A
微小过程 dQ = dE +dA
是包括热现象在内的能量守恒定律。
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Q = (E - E ) + A =DE + A
2 1
第一定律的符号规定
Q E - E A
2 1
+ 系统吸热 内能增加 系统对外界做功
系统放热 内能减少 外界对系统做功
物理意义
1)能量转换和守恒定律 .第一类永动机是不可能制成的 .
2)实验经验总结,自然界的普遍规律.
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三、准静态过程中的热力学第一定律
1 内能变化 取决于始末状态 DE = E -E
2 1
2 准静态过程功的计算
dA = Fdl = pSdl
dA = pdV
V
2
A = òV p dV
1
注意:作功与过程有关.
p - V图上曲线下所围的面积即为气
体膨胀过程中对外界所做的功。
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3 准静态过程中热力学第一定律的表达形式
V
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