【正文】 向低溫物體轉(zhuǎn)移（傳遞）。對 “ 無限緩慢 ” 的實際過程的近似描述。 與其比鄰的環(huán)境稱為外界 與外界有 E 交換，無 m 交換 開放系統(tǒng)： 封閉系統(tǒng)： 孤立系統(tǒng)： 與外界有 m、 E 交換 與外界無 E、 m 交換 絕熱 例 開放系統(tǒng) 封閉系統(tǒng) 孤立系統(tǒng) 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 1. 描述系統(tǒng)宏觀性質(zhì)的物理量 ， 如： p、 T、 V、 E ...稱為系統(tǒng)的狀態(tài)參量。 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 ? 第三篇 熱學(xué) 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 熱力學(xué)第一定律 結(jié)構(gòu)框圖 熱力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)能變化的兩種量度 功 熱量 熱力學(xué) 第一定律 等值過程 絕熱過程 循環(huán)過程 應(yīng)用 （理想氣體） 重點(diǎn)： 內(nèi)能、功、熱量、摩爾熱容，泊松比 熱力學(xué)第一定律 熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于理想氣體等體、等壓、等溫過程，絕熱過程，和各種循環(huán)過程 。 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 熱力學(xué)基本概念 一、熱力學(xué)系統(tǒng) 外界 大量粒子組成的宏觀、有限的體系稱為熱力學(xué)系統(tǒng)。 廣延量 強(qiáng)度量 EVm 、如有可加性，,?無可加性，如 p、 T 狀態(tài)參量有確定值的狀態(tài) ——平衡態(tài) 二、狀態(tài)參量、 熱力學(xué)過程 熱力學(xué)研究熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)及狀態(tài)變化 系統(tǒng)狀態(tài)變化 ——熱力學(xué)過程 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 準(zhǔn)靜態(tài)過程 系統(tǒng)經(jīng)歷一個過程 ， 狀態(tài)發(fā)生變化 ， 系統(tǒng)一定 經(jīng)歷非平衡態(tài) 平衡態(tài) 非平衡態(tài) 新平衡態(tài) 每一時刻系統(tǒng)都無限接近于平衡態(tài)的過程，由一系列依次接替的平衡態(tài)組成。 為利用平衡態(tài)性質(zhì) ， 引入 準(zhǔn)靜態(tài)過程 或 平衡過程： 無限緩慢： 微小變化時間 馳豫時間 弛豫時間： 系統(tǒng)由非平衡態(tài)趨于平衡態(tài)所需時間 例： 氣體自由膨脹 非靜態(tài)過程： 中間狀態(tài)不是平衡態(tài) 氣體等溫膨脹 準(zhǔn)靜態(tài)過程： 過程進(jìn)行得足夠緩慢 中間狀態(tài) 平衡態(tài) s10 4??馳豫時間（平衡過程） 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 功 ?作功可改變系統(tǒng)的狀態(tài) 有規(guī)則動能 ?無規(guī)則動能 作功的基本特征： 機(jī)械功 電源 R 電功 水 水 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 熱量 ?傳熱也可改變系統(tǒng)的狀態(tài) 傳熱條件：系統(tǒng)和外界溫度不同，且不絕熱。 ?傳熱與過程有關(guān)，熱量也是一個過程量。 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 功和熱量的計算 ??21dVVVpA注意： 非靜態(tài)過程不適用 1. 準(zhǔn)靜態(tài)過程的體積功 VplpSlFA dddd ???? ??3. 內(nèi)能變化方式 做功 熱傳遞 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 示功圖： p V 圖上過程曲線下的面積 ?? 21dVVVpAAd系統(tǒng)對外界做功 外界對系統(tǒng)做功 循環(huán)過程的功 0d0d ?? AV若0d0d ?? AV0d0d ?? AV 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 2 準(zhǔn)靜態(tài)傳熱過程 整個過程無限緩慢 —系統(tǒng)經(jīng)歷的是一個 準(zhǔn)靜態(tài)傳熱過程 。 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 二、 理想氣體的摩爾熱容 CV 、 Cp 和內(nèi)能的計算 1. 定體摩爾熱容 CV )(lim 0 TQC TV ?? ??在 定體 過程中， 1 mol理想氣體經(jīng)吸熱 Q，溫度變化 ?T 0dl i m ( )dV TEECTT??????AEQ ???0?A在等壓過程中， 1 mol 理想氣體經(jīng)吸熱 Q，溫度變化 ?T AEQ ???2. 定壓摩爾熱容 Cp E p V? ? ? ? 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 0l i m ( )p TQCT??? ?)dd( TVpC V ??1 mol 理想氣體的狀態(tài)方程為 RTpV ?兩邊對 T 求導(dǎo)，因 p = 常量 ，有 )dd()dd( TVpTE ??00l i m ( ) l i m ( )TTE p VTT? ? ? ?????RTVp ?)dd(RCC Vp ?? ??V/ CC p? 邁耶公式 比熱容比 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 3. A 與 Q 比較 E改變方式 特點(diǎn) 能量轉(zhuǎn)換 量度 做功 熱傳遞 與宏觀位移相聯(lián)系 通過非保守力做功 實現(xiàn) 機(jī)械 運(yùn)動 熱運(yùn)動 A 與溫差相聯(lián)系， 通過分子碰撞實現(xiàn) 熱運(yùn)動 熱運(yùn)動 Q 在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中， A、 Q、△ E 間數(shù)量關(guān)系 包含熱運(yùn)動和機(jī)械運(yùn)動范圍的能量守恒定律 熱力學(xué)第一定律 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 18 能量均分定理 如： He， Ne? 可看作質(zhì)點(diǎn)，只有平動。 i=3 i=2 i=1 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 19 質(zhì)心 C平動： （ x， y， z） 2. 雙原子分子 如： O2 ， H2 ， CO ? r = 2 v = 1 ∴ 總自由度： i = t + r + v = 6 ? C (x, y, z) ? ? 0 z x y ? ? l 軸 軸取向： r — 轉(zhuǎn)動自由度， 距離 l 變化： v — 振動自由度， （ ?， ?） t =3 — 平 動自由度， 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 3. 多原子分子 如： H2O， NH3 ， ? N：分子中的原子數(shù) i = t + r + v = 3N r = 3 （ ? ， ? ， ?） ? ? ? ? 0 z x y ? ? ? 軸 C (x, y, z) v = 3N 6 二 . 能量均分定理 （ equipartition theorem） t =3 （ 質(zhì)心坐標(biāo) x， y， z） 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 一個平動自由度對應(yīng)的 平均 動能為 kT21kTmmm zyx 21212121 222 ??? vvv即： 23 t kT?? 3 ?t由 及 有： 能量均分定理不僅適用于氣體 ， 也適用于液體和固體 ，甚至適用于任何具有統(tǒng)計規(guī)律的系統(tǒng) 。這就是能量均分定理。 kTi2????????????（多）（雙）（單）kTkTkT262523對 剛性分子 ： rti ??? ， v 0當(dāng)溫度極低時 ， 轉(zhuǎn)動自由度 r 也被 “ 凍結(jié) ” ， 任何分子都可視為只有平動自由度 。 AEEQ ??? ）（ 12Q A ?E 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 ： 涉及熱運(yùn)動和機(jī)械運(yùn)動的能量轉(zhuǎn)換及守恒定律。 第一類永動機(jī)： 系統(tǒng)不斷經(jīng)歷狀態(tài)變化后回到初態(tài)（不消耗內(nèi)能），不從外界吸熱，只對外做功 0,0,0 ??? AQE?違反熱力學(xué)第一定律，所以不可能成功。適用于理想氣體的一切TCME V ??? ?注意： 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 2. 等壓過程 （ dp=0 p=c ) 2) 熱力學(xué)第一定律的具體形式 TRM)VV(pVpAVV????? ? ?1221dTCMQ p ?? ?T