1章熱力學(xué)基本定律與函數(shù)(12)-展示頁
2025-08-13 07:41本頁面
【正文】 + Q + WT △ U = Q + WT 或 dU = δQ + δWT 討論： ① 體系熱力學(xué)能的改變只能通過熱或功的形式與 外界進行能量交換來實現(xiàn)； ② U是狀態(tài)函數(shù)，在確定始末態(tài)間，△ U是確定 值，雖然 Q和 WT是過程函數(shù)，但它們的代數(shù)和 是確定值； ③ WT = W +W’ 即 δWT = δW +δW’ ， 且 δW = － p外 dV ， 所以 dU = δQ － p外 dV + δW’ 只作體積功時， dU = δQ － p外 dV 自由膨脹 p外 = 0，則 W = 0， 故△ U = Q 恒容過程 dV = 0，則 W = 0， 故 △ U = QV 3. 焦耳實驗與理想氣體的熱力學(xué)能 1845年完成 即：理想氣體的熱力學(xué)能只是溫度的函數(shù) U = f(T ) 因為： Q = 0， W = 0，所以：△ U = 0， 即 dU = 0，又： dT = 0，而 dV≠0， 根據(jù) VVUTTUUTVddd ??????????????????0?????????TVU 故： 該式只適用于理想氣體 V1 V2 p體 = p1 p2 p2 p體 =p2 V V1 V2 p2 V V1 V2 p1 恒溫過程 W脹 =－ p2(V2－ V1) W縮 =－ p1(V1－ V2) |W脹 |＜ |W縮 |，這說明，雖然體系回到了始態(tài)，但 留下了痕跡，即體系膨脹時放出的能量為 |W脹 | ， 而壓縮時環(huán)境提供的能量為 |W縮 |，大于 |W脹 | ，有 凈能量交換。 +Wn p外 (i)=p體 (i+1)， p外 (i)＜ p體 (i)， Wi = － p外 (i)(Vi+1 － Vi) p體 (Ⅰ ) p外 (Ⅰ ) V1= VⅠ p體 (Ⅱ ) p外 (Ⅱ ) VⅡ W1 p體 (Ⅲ ) p外 (Ⅲ ) VⅢ W2 p體 (n) p外 (n) Vn+1= V2 Wn W脹 =∑ － p外 (i)(Vi+1 － Vi) = ∑ － p外 (i)△ Vi n i=Ⅰ n i=Ⅰ p外 (Ⅰ ) p外 (n) V1 V2 Vi p V 當(dāng) p外 (i)=p體 (i) － dpi時， (Vi+1 － Vi) = dVi， n→∞ W脹 = － ∑ p外 (i) dVi = － ∑ p體 (i) dVi + ∑ dpi dVi ≈ － ∑ p體 (i) dVi = ∫ － p體 dVi ∞ i =Ⅰ ∞ i =Ⅰ i =Ⅰ ∞ ∞ i =Ⅰ V2 V1 p外 (Ⅰ ) p外 (n) V1 V2 Vi V 若 p外 (i)=p體 (i) + dpi，則 W縮 =∫ p體 dVi= W脹 V2 V1 |W縮 | = | W脹 | 在圖中，膨脹線與 壓縮線完全重合 可逆過程有三大特點：見教材 175頁 特點① 說明可逆過程一般是無限緩慢的過程，是 一種理想過程。正常相變點下進行的相變滿 足這一點，故為可逆過程，或可逆相變。 恒溫可逆過程，體系對外作最大功； 恒壓過程 (可逆 )， Wr = p外 (V2 – V1) = p體 (V2 – V1) 恒外壓過程 (不可逆 )， Wir = p外 (V2 – V1) = Wr 恒容過程 (可逆或不可逆 )， Wr = Wir = 0 所以，可逆過程體系對外作最大功。 (1) 最快 (2) 最慢 (3) 中等 (4) 不能確定 二、焓（ H）與恒壓過程熱（ Qp） （ H） 對無有效功條件下進行的恒壓過程有： △ U = Qp － p外 （ V2－ V1） U2－ U1 = Qp － p2V2 + p1V1 (U2 + p2V2)－ (U1 + p1V1) = Qp
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