大学物理热力学第一定律.pptx

大学物理热力学第一定律单击此处添加副标题汇报人:

目录01热力学第一定律的定义02热力学第一定律的表达式03能量守恒与转换04热力学过程05热力学第一定律的应用

热力学第一定律的定义01

基本概念能量守恒热力学第一定律表明能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。内能变化系统内能的变化等于外界对系统做的功与系统吸收的热量之和。

热力学系统热力学系统是指被研究的物体或区域，它与外界环境通过边界进行能量和物质交换。系统与环境的区分01根据与外界的交互程度，热力学系统分为孤立系统、封闭系统和开放系统。系统的分类02系统的状态由温度、压力、体积等状态变量描述，状态的变化过程遵循热力学第一定律。状态变量和过程03当系统内部各部分的宏观物理性质不再随时间变化时，系统处于热力学平衡态。热力学平衡态04

热力学第一定律的表述能量守恒原理热力学第一定律表明能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。内能的概念引入该定律引入了系统内能的概念，指出系统内能的变化等于外界对系统做的功与系统吸收的热量之和。

热力学第一定律的表达式02

内能的概念内能是系统内部微观粒子动能和势能的总和，是热力学状态的一个基本量。内能的定义通过测量物体的比热容和温度变化，可以间接确定物体的内能变化。内能的测量内能与物体的温度直接相关，温度升高，内能通常增加，但具体关系取决于物质的性质。内能与温度的关系010203

热量与功的关系热力学第一定律表明，系统内能的增加等于外界对系统做的功与系统吸收的热量之和。能量守恒原理01在热力学中，功是系统与外界之间能量转移的一种形式，如体积变化时外界对系统施加的压力。功的定义02热量传递过程中，系统与外界的温差导致能量以热的形式流动，影响系统内能的变化。热量传递过程03内能变化是系统吸收或释放热量以及对外做功的综合结果，是热力学第一定律的核心概念。内能变化的度量04

数学表达式热力学第一定律即能量守恒定律，表明系统内能的增加等于外界对系统做的功与系统吸收的热量之和。能量守恒定律内能变化ΔU等于系统吸收的热量Q减去系统对外做的功W，即ΔU=Q-W。内能变化的数学描述

能量守恒与转换03

能量守恒原理01热力学第一定律的表述能量守恒原理，即热力学第一定律，表明能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。03能量守恒在日常生活中的应用在日常生活中，能量守恒原理体现在各种设备和活动中，如自行车的动能转换、电灯的电能转换为光能。02能量转换的实例例如，化学反应中，反应物的化学能可以转换为热能、光能或电能。04能量守恒与环境的关系能量守恒原理对环境科学有重要意义，例如，太阳能的利用体现了能量从太阳到地球的转换和守恒。

热能与机械能的转换热机的工作原理蒸汽机和内燃机是将热能转换为机械能的典型例子，通过燃烧燃料产生高温高压气体推动活塞。0102制冷循环中的能量转换制冷机通过压缩和膨胀过程将热能从低温区域转移到高温区域，实现能量的转换和利用。

热力学第一定律的物理意义该定律引入了系统内能的概念，指出系统内能的变化等于外界对系统做的功与系统吸收的热量之和。内能的概念引入在不同的热力学过程中，如等压、等体、等温过程，能量转换遵循热力学第一定律的约束。热力学过程中的能量转换热力学第一定律表明能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。能量守恒的表述01、02、03、

热力学过程04

等体过程等体过程是指系统在热力学过程中体积保持不变，如气体在封闭容器中的加热。定义和特点在等体过程中，由于体积不变，系统对外界不做功，内能变化等于吸收的热量。能量守恒例如，内燃机的压缩冲程中，燃料和空气的混合物在活塞的推动下体积不变，进行等体加热。实例分析等体过程在理论研究和工程实践中都有应用，如爆炸过程和某些化学反应的分析。等体过程的应用

等压过程等压过程中，系统压力保持恒定，体积和温度变化可用来分析热力学性质。定义与特点例如，汽车发动机的燃烧过程可视为近似等压过程，分析其热效率和排放特性。实际应用案例在等压过程中，系统吸收或放出的热量与温度变化成正比，比例系数为等压热容。等压热容

等温过程等温膨胀和压缩在等温过程中，气体膨胀时对外做功，吸收热量；压缩时对外做负功，释放热量。热力学循环中的应用在卡诺循环等热力学循环中，等温过程是实现能量转换的关键步骤。定义和基本原理等温过程中，系统温度保持不变，理想气体状态方程适用，能量守恒。范德瓦尔斯方程应用考虑实际气体，范德瓦尔斯方程描述了非理想气体在等温过程中的状态变化。

绝热过程绝热过程是指系统与外界没有热量交换的过程，常见于快速膨胀或压缩气体。绝热过程的定义在绝热过程中，系统内能的变化等于对外做的功，遵循热力学第一定律。绝热过程中的能量守恒

热力学第一定律的应用05

工程应用实例制冷系统通过压缩