第十八章热力学第一定律本章主要内容第十八章热力学第一定律§18-1功热量热力学第一定律功、热量、热力学第一定律由上述知，做（宏观）功和热传递都可以改变热力学系统的内能。这三者的关系在热力学领域中就是：热力学第一定律：在一给定过程中，外界对系统做的功和传给系统的热量之和等于系统的内能的增量。或§18-2准静态过程准静态过程可以看成是由无限多个依次接替的平衡态组成，它在p-V图上，可用一条实线来表示，称之过程曲线。曲线对应的方程成为过程方程。如等温过程的过程方程：pV=C气体的状态方程说明：准静态过程是理想的极限过程，并要求过程进行得无限缓慢。准静态过程中功的计算以活塞为例子导出的功的计算公式是普遍成立的。这是热力学中特有的“体积功”。[例]试求理想气体准静态的等体、等压和等温过程中功的计算公式。假定系统初态和末态的体积为V1和V2。§18-3热容1.定体摩尔热容和定压摩尔热容定体摩尔热容——1mol的物质在等体过程中，温度升高单位值所吸收的热量：定压摩尔热容——1mol的物质在等压过程中，温度升高单位值所吸收的热量：[例]设有摩尔数为n的理想气体，定体摩尔热容和定压摩尔热容为CV和Cp(g=Cp/CV)，其初态和终态的状态参量用(p1,V1,T1)和(p2,V2,T2)表示。试完成下列表格（所有过程均为准静态）：例1:[书18.3]20mol氧气由状态1变化到状态2所经历的过程如图1所示。求这一过程的A,Q以及氧气内能的变化。§18-4绝热过程理想气体准静态的绝热过程推导理想气体的准静态过程方程：[例1]证明理想气体的准静态绝热线比等温线要陡。[例]一定质量的理想气体，从初态(p1,V1)开始，经过准静态绝热过程，体积膨胀到V2，求在这一过程中气体对外做的功。设该气体的比热比为。[例3]设有摩尔数为n的理想气体，定体摩尔热容和定压摩尔热容为CV和Cp(g=CV/Cp)，其初态和终态的状态参量用(p1,V1,T1)和(p1,V1,T1)表示。试完成下列表格（所有过程均为准静态）：气体的自由膨胀过程§18-5循环过程所谓热机（Engine）就是把热量转化为有用的功的装置。热机中必须有工作物质（即热力学系统），靠工作物质从热源吸收热量，再利用系统的体积膨胀对外做功。蒸汽机的水蒸气、内燃机的雾化的燃油和助燃气体混合物等。准静态的循环过程在p-V图上的表示：解：[例2]如图所示，理想气体的准静态循环为：①ab绝热压缩；②bc等压吸热；③cd绝热膨胀；④da’等体放热。试求其工作效率。§18-6Carnot循环从十八世纪初蒸汽机被发明（Bapin,法）之后，直到十九世纪初，其效率很低（百分之几）。提高效率的研究一直在进行。1824年，法国年轻的工程师S.Carnot从理论上提出了一种理想的循环(准静态的)，即：理想气体准静态Carnot循环的热机效率hC：例:两个卡诺热机的循环曲线如图所示，一个工作在温度为T1与T3的两个热源之间，另一个工作在温度为T2与T3的两个热源之间，已知这两个循环曲线所包围的面积相等，由此可以判断：()A:两个热机的效率一定相等B:两个热机从高温热源吸收的热量一定相等C:两个热机向低温热源放出的热量一定相等D：两个热机吸收的热量与放出的热量的差值一定相等§18-7致冷循环致冷循环就是逆循环过程（p-V图上逆时针）。以理想气体为工作物质的准静态Carnot逆循环的致冷系数：本章结束