【正文】 （ 1） WA＝ WB （ 2） QA＝ QB（ 3） ?UA＝ ?UB 例 3：下列說法中正確的是：（ ） A、物體吸收熱量，其內(nèi)能必增加 B、外界對物體做功，物體內(nèi)能必增加 C、物體吸收熱量，同時對外做功，其內(nèi)能可能減少 D、物體溫度不變，其內(nèi)能也一定不變 C 例 1 例 2 例題 4：空氣壓縮機(jī)在一次壓縮中，空氣向外界傳遞的熱量 105J，同時空氣的內(nèi)能增加了 105J. 這時，在壓縮空氣的過程中，外界對空氣做了多少功？ 解 ：根據(jù)熱力學(xué)第一定律 W + Q = ΔU 知： W= ΔU－ Q = + 105J （ 105J） = + 105J 所以此過程中外界對空氣做了 105J的功 。 芬奇早在 15世紀(jì)就提出過永動機(jī)不可能的思想，他曾設(shè)計過一種轉(zhuǎn)輪，如圖 1所示， 在轉(zhuǎn)輪邊沿安裝一系列的容器，容器中充了一些水銀，他想水銀在容器中移動有可能使轉(zhuǎn)輪永遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)動，但是經(jīng)過仔細(xì)研究之后，得出了否定的結(jié)論。 圖 2 滾球永動機(jī) 軟臂永動機(jī) 19世紀(jì)有人設(shè)計了一種特殊機(jī)構(gòu)，如圖 3所示。他的設(shè)計如圖 5所示， A是一個磁石，鐵球 G受磁石吸引可沿斜面滾上去，滾到上端的 E處，從小洞 B落下，經(jīng)曲面 BFC返回，復(fù)又被磁石吸引，鐵球就可以沿螺旋途徑連續(xù)運動下去。 A、 B 間用帶有閥門的管道相連，整個裝置與外界隔熱． A 容器的橫截面積大于 B 容器的橫截面積，開始時 A 的液面高于 B 的液面，開啟閥門后， A 中的水逐漸流向 B，直至兩邊液面相平．在這個過程中（ ） A、大氣壓力對水做功，水的內(nèi)能增加 B、水克服大氣壓力做功，水的內(nèi)能減小 C、大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能不變 D、大氣壓力對水不做功，水的內(nèi)能增加 D 一定質(zhì)量的理想氣體，如果體積膨脹，同時吸收熱量，下列關(guān)于該氣體內(nèi)能變化的說法中正確的是（ ） A、如果氣體對外做的功大于吸收的熱量，氣體內(nèi)能將減少 B、如果氣體對外做的功小于吸收的熱量，氣體內(nèi)能將減少 C、如果氣體對外做的功等于吸收的熱量，氣體內(nèi)能將不變 D、如果氣體對外做的功等于吸收的熱量，氣體內(nèi)能可能改變 A、 C 關(guān)于能的轉(zhuǎn)化與守恒定律的下列說法錯誤的是（ ） A、能量能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的能，但不能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一物體 B、能量的形式多種多樣，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化 C、一個物體能量增加了，必然伴隨著別的物體能量減少 D、能的轉(zhuǎn)化與守恒定律證明了第一類永動機(jī)是不可能存在的 A 4. 今有 1mol 理想氣體，溫度 300K，壓力為 105Pa，體積為 V1，在定溫下反抗不同的外壓膨脹到 105Pa和 V2。 pQ?例： 1. 實驗室中所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，一般在等壓條件下操作， 反應(yīng)過程也不作有用功，故一般常見化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng) 等于反應(yīng)體系的焓變。 QV = ?U 及 Qp= ?H 的意義 QV Qp 可測量 ?U ?H 狀態(tài)函數(shù) 量熱實驗 狀態(tài)函數(shù) 法計算 蓋斯定律： 在恒容或恒壓過程中，化學(xué)反應(yīng)的熱僅與始末狀態(tài)有關(guān)而與具體途徑無關(guān)。 39。 熱力學(xué)第一定律對理想氣體的應(yīng)用 GayLussac在 1807年， Joule在 1843年分別做了如下實驗： GayLussacJoule 實驗 氣體和水浴溫度均未變 根據(jù)熱力學(xué)第一定律，該過程的 0U??系統(tǒng)沒有對外做功 0Q ?0W ?理想氣體在自由膨脹中溫度不變，熱力學(xué)能不變 從 GayLussacJoule 實驗得到： 理想氣體的熱力學(xué)能和焓僅是溫度的函數(shù) 從 Joule實驗得 設(shè)理想氣體的熱力學(xué)能是 的函數(shù) ,TV( , )U U T V? d d dVTUUU T VTV??? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?d 0 , d 0TU??所以 d0V ?0TUV??? ??????d0TU VV??? ??????因為 所以 這就證明了理想氣體的熱力學(xué)能僅是溫度的函數(shù)，與體積和壓力無關(guān) 0TUV??? ??????理想氣體在等溫時，改變體積，其熱力學(xué)能不變 設(shè)理想氣體的熱力學(xué)能是 的函數(shù) ,Tp( , )U U T p? 可以證明 0TUp??? ??????()U U T? 這有時稱為 Joule定律 根據(jù)焓的定義式 0THp??? ?????? 理想氣體的焓也僅是溫度的函數(shù)，與體積和壓力無關(guān) ()H H T?0THV??? ??????H U p V??對于理想氣體 ,在等溫下有 ()H U p V? ? ? ? ? ( ) 0U n R T? ? ? ? ?從 Joule實驗得 設(shè)理想氣體的熱力學(xué)能是 的函數(shù) ,TV同理 ( , )U U T V? d d dVTUUU T VTV??? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?0TUV??? ??????所以 d d dVVU TTU C T????? ?? ? ??( , )H H T p?dd ddp TpHH Tpp CTTH?????????????? ???理想氣體的 和 的計算 U? H?對于理想氣體，在等容不做非膨脹功的條件下 d0 0VVTUCT????? ????????? 所以理想氣體的等容熱容和等壓熱容也僅是溫度的函數(shù)，與體積和壓力無關(guān) d0 0ppTHCT????? ?????????dVVU Q C T? ? ? ?dppH Q C T? ? ? ?對于理想氣體，在等壓不做非膨脹功的條件下 絕熱過程的功 d U Q W? ? ? ? 在絕熱過程中，系統(tǒng)與環(huán)境間無熱的交換，但可以有功的交換。 在 pVT三維圖上， 黃色的是等壓面； 系統(tǒng)從 A點等溫可逆膨脹到 B點， AB線下的面積就是 等溫可逆膨脹所作的功。, )C p V等溫可逆過程功 (AB) 絕熱可逆過程的膨脹功 絕熱可逆過程功 (AC) p絕熱功的求算 （ 1） 理想氣體絕熱可逆過程的功 21 = dVVK VV ?? ?1121= 11()( 1 )K VV??? ?????所以 2 2 1 1=1p V p VW???1 1 2 2p V p V K????因為 21dVVW p V?? ? ( )p V K? ?21()1n R T T????絕熱可逆過程的膨脹功 （ 2） 絕熱狀態(tài)變化過程的功 WU?? 因為計算過程中未引入其它限制條件，所以該公式 適用于定組成封閉系統(tǒng)的一般絕熱過程 ，不一定是可逆過程。 解 ： 恒壓 p= kPa, V2/V1= 2, 變溫 T1→T2，先求 T2 T2/T1 = V2/V1=2, → T2=2T1 = K 恒壓 ????? 21 dm,TT pp TnCH W= p?V= p(V2V1)= p(2V1V1)= pV1= nRT1= kJ 或 W= p?V = nR?T = 1??( ) J = kJ ?U=Q+W = ( ) kJ = kJ kJ K)(Km o lJ 27m o l 1 11????????壓縮機(jī)壓縮理想氣體，已知 CV,m= J 另一部分 的熱量放給低溫 熱源 cQ()Tc工作物質(zhì)： 過程 1： 等溫可逆膨脹 1 1 h 2 2 h( , , ) ( , , )A p V T B p V T?1 0U??21h1ln VW n R TV?? 系統(tǒng)所作功如 AB曲線下的面積所示。 這時環(huán)境對系統(tǒng)做功 W， 系統(tǒng)從低溫 熱源吸熱 ，而放給高溫 熱源 的熱量 c()T39。 熱泵與致冷機(jī)的工作物質(zhì)是氨、溴化鋰（氟利昂類已逐漸被禁用） 熱泵 化學(xué)熱泵 利用化學(xué)反應(yīng)的可逆性作為熱泵的工作物質(zhì)，利用太陽能為室內(nèi)供暖，而化學(xué)物質(zhì)可重復(fù)利用。 cchc39。 T2=？ P2=2 105Pa V2=？ 1. 絕熱可逆膨脹 2. 定外壓絕熱膨脹， Pe=1 105Pa T1=27+273K P1 =4 105Pa V1=？ n=3 CV,m=3/2R 134 Carnot循環(huán) 高溫存儲器 低溫存儲器 熱機(jī) hTWcThQcQ以理想氣體為工作物質(zhì) 1824 年，法國工程師 設(shè)計 了一個循環(huán) 167。 T1=298K CV,m= 1? ?絕熱可逆過程的膨脹功 等溫可逆過程功 (AB線下面積 ) 大于絕熱可逆過程功 (AC線下面積 ) 1V 2V V11( , )A p V22( , )B p V22( 39。 ,p V T1 3p T K??? ? 理想氣體在絕熱可逆過程中， 三者遵循的絕熱過程方程式可表示為： ,p V T 式中， 均為常數(shù)， 1 2 3,K K K /p VCC? ? 在推導(dǎo)這公式的過程中， 引進(jìn)了理想氣體、絕熱可逆過程和 是與溫度無關(guān)的常數(shù)等限制條件 。 Qp=ΔH Q和 W (主線 )。 1 39。其原 因是電池的使用條件雖為恒壓，但此過程存在有用功， 即電功，正因為存在電功，所以，反應(yīng)的焓變不等于反 應(yīng)的熱效應(yīng)。 焓 根據(jù)熱力學(xué)第一定律 U Q W? ? ?d U Q W???? efQ W W? ? ?? ? ?若發(fā)生一個微小變化 fd 0 , 0pW ???dd pU Q p V???當(dāng) ddp UQ pV? ?? d 0 d ( ) p U p V?????? ?f( d 0 , 0 )pW ???d ( ) ( d 0 )pQ U p V p? ? ? ?定義 : de f=H U pV?d pQH? ?pHQ?? f( d 0 , 0 )pW?? 等壓且不做非膨脹功的條件下， 系統(tǒng)的焓變等于等壓熱效應(yīng) 焓不是能量 雖然具有能量的單位，但不遵守能量守恒定律 焓是狀態(tài)函數(shù) 定義式中焓由狀態(tài)函數(shù)組成 為什么要定義焓 ？ 為了使用方便 ， 因為在等壓 、 不做非膨脹功的條件下 ， 焓變等于等壓熱效應(yīng) 。 ” 將 14個等重的小球均勻地用線穿起組成首尾相連的球鏈，放在斜面上，他認(rèn)為鏈的 “ 運動沒有盡頭是荒謬的 ” ，所以兩側(cè)應(yīng)平衡。 圖 3 軟臂永動機(jī) 阿基米得螺旋永動機(jī) 1681年，英國有一位著名的醫(yī)生弗拉德提出一個建議，利用阿基米得螺旋（圖 4） 把水池的水提到高處 ， 再讓升高的水推動水輪機(jī) ，水輪機(jī)除了帶動水磨做功以外 ， 還可使阿基米得螺旋轉(zhuǎn)不斷提水 ， 如此周而復(fù)始 ， 不就可以無需擔(dān)心天旱水枯了嗎 ？ 一時間 ， 響應(yīng)他的人大有人在 ， 形形色色的自動水輪機(jī)陸續(xù)提出 ， 竟出 現(xiàn)了熱潮 。國王看了很是高興，就特赦了他。 原因 ：違背了能量守恒定律。 (封閉體系狀態(tài)變化 ) Q? W? ?U ? Q W ?U 狀態(tài) 1 U1 狀態(tài) 2 U2 Q ? Q? 。 (3) 可逆膨脹 W＝ 3296 J 反向 (可逆壓縮 ) W逆 ＝ 3296 J ∴ 在環(huán)境中沒有留下影響。39。 21ln Vn R TV?Vp1p1V2p2V22pV11pV39。p39。p39。pe2( 39。pV2p2pe , 3陰影面積代表 W2 V 39。 準(zhǔn)靜態(tài)過程與可逆過程 功 與過程 膨脹功 e e d lW F? ??? ?e dF AlA????????iepp??廣義功 廣義力 廣義位移dW F l? ?e dpV?? 設(shè)在定溫下，一定量理想氣體在活塞筒中克服外壓 ，經(jīng) 4種不同途徑，體積從 V1膨脹到 V2所作的功。能量守恒與轉(zhuǎn)化定律可