热力学准静态过程是
热力学第一定律
例4.3 P.183
已知T1 =300 K, p2/p1 =10和p2 /p1 =100，则T=?
m x x=0(平衡位置)
例4.4 P.184
Q是系统所吸收的能量，W是外界对系统所
U2U1QW作的功
d U d Q d或 W d Q d U pd V
热力学第一定律12
一、定体热容与内能
定体比热容cv ，定压比热容cp
p
b
d
定体摩尔热容Cv,m, 定压摩尔热容 Cp,m
c
a
e
等体过程a—b, dV=0
T+dT
T
(ΔQ)v = ΔU
0 V
c V lT i0( m m Q T )V lT i0 (m T u)V ( T u)V
三、可逆与不可逆过程
系统从初态出发经历某一过程变到末态，若可以找到一个能使系统和外界都复原的过程（这时系统回到 初态，对外界也不产生任何影响），则原过程是可逆的。若总是找不到一个能使系统与外界同时复原的过程， 则原过程是不可逆的。
例如：气体向真空自由膨胀就是一个不可逆过 程。
判断条件
真空
•系统回到初态 •对外界也不产生任何影响
一、理想气体内能
热力学第一定律12 1、自由膨胀过程
C
A
B
焦耳实验 理想气体宏观特性：
U1 (T1 ,V 1) =U2 (T2 ,V2)=常量
证明：理想气体内能仅是状态的函数，与体积 无关，称为焦耳定律
满足pV=νRT关系；满足道尔顿分压定律； 满足阿伏加德罗定律；满足焦耳定律U=U(T)。
准静态过程 功 热量 内能 热力学第一定律 等体过程 等压过程 摩尔热容等温过程和绝热过程
V2 V
Qp
E2
E1
W
等压膨胀过程：气体吸收的热 量，一部分用于内能的增加， 一部分用于对外作功。
p
等 压
p
( p,V2 ,T2 )
2
( p,V1,T1)
1
压
W
缩
o V2
V1 V
Qp
E1
W
E2
等压压缩过程：外界对气体作 的功和内能的减少均转化为热 量放出。
等压过程中，W 与 △E始终同号
Q
m' M
解 1）等温过程
W12 '
RT ln V2 ' V1
2.80104 J
2）氢气为双原子气体
(i 2) i 1.40
T2
T1
(V1 V2
)
1
753K
p
p2
2 T2
p2' T2' T1
Q0
p1
2'
T1
T 常量 1
o V2 V2' V1 10 V1 V
怎么求？
由热力学第一定律
dQT dWT pdV
Q T
WT
p RT
V2 V1
pdV
V
p
p1
1 ( p1,V1,T )
p2
( p2 ,V2 ,T )
2
o V1 dV V2 V
恒
温
谁做功？
热
源
T
QT
WT
V2
V1
RT V
dV
RT
ln V2 V1
RT ln p1
热学第四讲§12.1准静态过程§12.2 热力学第一定律
热学第四讲：第12章 热力学基础研究热现象中物态变化和能量守恒及转换定律及应用的学科。
§12.1准静态过程一、准静态过程：始末平衡态之间的一系列中间态，都可近似看成是平衡态的状态，称为准静态过程。
只有准静态过程才能在PV 图中表示出来，而非准静态过程是无法在PV 图中表示出来。
二、内能、功和热量1、内能：表示热力学系统状态的物理量，是态函数。
① 理想气体的内能：()T E E= 是温度的单值函数，仅与始末位置有关。
② 一般气体的内能：()V T E E ，= RT2i E =2、功：系统对准静态过程是由于体积变化而做的功 ① 微功：V P PS F W ∆=∆=∆=∆ P d V dW =② 总功：∑∑∆=∆=V P w W⎰⎰==PdV dwW0W气体体积膨胀，系统对外界做正功；外界对系统做负功。
0W气体体积收缩，系统对外界做负功；外界对系统做正功3、热量：由于外界系统之间存在温度差而传递的能量摩尔热容：是1mol 物质在微小升温dT 过程中所吸收的热量。
()dTdQ C mm =§12.2 热力学第一定律一、 热力学第一定律：系统从外界吸收的热量，一部分用来改变系统的内能；另一部分用来对外做功。
是能量守恒定律在热学中的具体表现。
1、 表达式：()WE E W E Q12+-=+∆=2、 微分式：dW dE dQ+= 微小的变化过程3、 积分式：⎰⎰⎰⎰+-=⇒+==21121122E E QdE dQQ V V V V PdV E E Q PdV4、 第一类永动机是不可能造成的！是违背热力学第一定律的。
第一类永动机是指少耗能多做功；甚至是不消耗能量而做功。
热力学第一定律告诉我们对外做功是以消耗热能为代价的，不消耗能量就可以也要不断的对外做功的机器是不可能制造出来的。
二、 热力学第一定律对理想气体平衡过程的应用 1、 等体过程：12E E dQC V-=−−→−=⎰热一系统所吸收的热量全部用来增加系统的内能。
工程热力学名词解释
工程热力学名词解释专题注：参考哈工大的工程热力学和西交大的工程热力学第一章——基本概念1、闭口系统：热力系与外界无物质交换的系统。
2、开口系统：热力系与外界有物质交换的系统。
3、绝热系统：热力系与外界无热量交换的系统。
4、孤立系统：热力系与外界有热量交换的系统。
5、热力平衡状态：热力系在没有外界作用的情况下其宏观性质不随时间变化的状态。
6、准静态过程：如果造成系统状态改变的不平衡势差无限小，以致该系统在任意时刻均无限接近于某个平衡态，这样的过程称为准静态过程7、热力循环：热力系从某一状态开始，经历一系列中间状态后，又回复到原来状态。
8、系统储存能：是指热力学能、宏观动能、和重力位能的总和。
9、热力系统：根据所研究问题的需要，把用某种表面包围的特定物质和空间作为具体指定的热力学的研究对象，称之为热力系统。
第二章——热力学第一定律1、热力学第一定律：当热能与其他形式的能量相互转换时，能的总量保持不变。
或者，第一类永动机是不可能制成的。
2、焓：可以理解为由于工质流动而携带的、并取决于热力状态参数的能量，即热力学能与推动功的总和。
3、技术功：技术上可资利用的功，是稳定流动系统中系统动能、位能的增量与轴功三项之和4、稳态稳流：稳定流动时指流道中任何位置上的流体的流速及其他状态参数都不随时间而变化流动。
第三章——热力学第二定律1、可逆过程：系统经过一个过程后，如果使热力系沿原过程的路线反向进行并恢复到原状态，将不会给外界留下任何影响。
2、热力学第二定律：克劳修斯表述：不可能把热从低温物体转移到高温物体而不引起其他变化。
开尔文普朗克表述：不可能从单一热源吸热而使之全部转变为功。
3、可用能与不可用能：可以转变为机械功的那部分热能称为可用能，不能转变为机械功的那部分热能称为不可用能。
4、熵流：热力系和外界交换热量而导致的熵的流动量5、熵产：由热力系内部的热产引起的熵的产生。
6、卡诺定理:工作再两个恒温热源（1T 和2T ）之间的循环，不管采用什么工质，如果是可逆的，其热效率均为121T T ，如果不是可逆的，其热效率恒小于121T T 。
热力学准静态过程
热力学准静态过程
引言
热力学准静态过程是指在物质系统内部发生变化的温度、压强和物质量都是恒定，而热流和工作量都是等于零的过程。
典型的热力学准静态过程由温度T和压力P所描述，但这并不意味着系统永远保持不变。
准静态过程中的变化一般是非常缓慢的，只有在微小的时间间隔内才能发现。
因此，准静态过程是一种热力学过程，它伴随着温度、压强以及系统内物质总量的变化，但热流及热量的流动均等于零。
准静态过程有两个特殊的过程，即恒压过程和恒定温度过程。
在恒压过程中，系统内部的物质总量是恒定的，而温度和压强都会变化，此时热流也可能不等于零。
而在恒定温度过程中，系统内物质总量仍然保持不变，但压强和温度都会变化，而热流仍然等于零。
准静态过程的定义是：物质系统中的温度、压力和物质总量均保持恒定，热流和工作量都等于零的一种过程。
结论
准静态过程是一种对温度、压力和物质总量的变化很小的过程，而热流和工作量等于零。
它可以分为恒压和恒定温度两种过程，在恒压过程中，温度和压强可以变化，而恒定温度过程中，压强和温度可以变化，但热流仍然等于零。
它被广泛应用于工程和物理科学实验中，具有重要的意义和应用价值。
- 1 -。
准静态过程的三个条件
准静态过程的三个条件准静态过程堪称是理论物理中最基础的概念之一，其在热力学领域、流体力学中都有广泛的应用。
准静态过程是指热力学系统通过外部对其施加缓慢变化外场的过程，处于基本与外部恒态平衡的状态，使系统的热力学性质发生缓慢变化的过程。
然而，准静态过程不是随意发生的，必须满足三个条件：1. 系统处于内部平衡状态要满足准静态过程的第一个条件，就必须使系统不断地处于内部平衡状态。
内部平衡状态是指系统在平衡状态下内部各个部分的物理状态始终相等，而在准静态过程中，系统的温度、压强等物理状态应该随着时间缓慢变化。
因此，在每个时刻，系统内部各部分的物理状态应保持平衡并随着时间的变化呈缓慢变化。
2. 外场变化率很小要实现准静态过程的第二个条件，就需要使外场的变化率很小。
通常，外场变化率较小是指，外场的变化时间远大于系统中的弛豫时间。
弛豫时间是指，系统内的物理过程所需的时间。
弛豫时间随着物理过程的不同而变化，如果外场变化速度大于弛豫时间，系统将无法达到内部平衡状态，从而无法实现准静态过程。
3. 外场的变化是可逆的准静态过程的第三个条件是，外场的变化应该是可逆的。
这一条件非常重要，可逆过程是指，在完全相反的集成模拟下可以恢复原始状态的过程。
一旦外场变化是不可逆的，这意味着系统不再沿同一路径回到原始状态，熵值始终在增加，系统最终会变成混沌状态，这就是不可逆过程的实现。
这三个条件是准静态过程发生的必要条件。
这些条件有些不能完全满足，但可以接近满足。
热力学过程的准静态过程应该是平衡过程和非平衡过程的结合，热力学的理论建立在研究系统在平衡态下的宏观行为，而准静态过程是将热力学中的平衡态和非平衡态联系在一起的桥梁。
因此，在实际应用中，研究准静态过程，特别是在非平衡态下研究准静态过程，是十分重要的。
智慧树答案工程热力学(南华大学)知到课后答案章节测试2022年
第一章1.在p-v图上，任意一个正向循环其答案:膨胀功大于压缩功2.在T-s图上，任意一个逆向循环其答案:吸热小于放热3.过一个不可逆循环，工质不能恢复原来状态答案:这种说法是错误的4.测定容器中气体压力的压力表读数发生变化，一定是答案:A，B或C5.若已知工质的表压力Pg=0.07MPa，环境压力B=0.1MPa。
则工质的绝对压力为答案:0.17MPa6.温度是描述热力平衡系统做功能力的物理量。
答案:错7.闭口绝热系统就是孤立系统。
答案:错8.平衡状态就是宏观性质不随时间变化的状态。
答案:错9.准静态过程就是可逆过程。
答案:错10.可逆过程一定是工质能回复到初态的过程。
答案:错第二章1.系统处于平衡状态时___________。
答案:绝对压力不变2.不计恒力场作用，平衡态单相系统内各点的状态参数，如密度__________。
答案:必定是均匀一致的3.气体常数的值为8413J/(kg·K)。
答案:错4.工质的比热容为定值。
答案:错5.理想气体是实际气体的比容趋向于零，压力趋向于无穷大时极限状态的气体。
答案:错6.气体常数R与气体种类和状态均无关。
答案:错7.理想气体经历一个可逆过程，由于温度没有变化，故与外界没有热量交换。
答案:错8.给理想气体加热，其内能总是增加的。
答案:错9.范德瓦尔方程从压力和温度两个方面对理想气体状态方程进行了修正。
答案:错10.绝热过程，比热容为无穷大。
答案:错第三章1.稳流系统功的计算式wt=h1-h2适用于答案:可逆与不可逆的绝热过程2.焓是状态参数，对于（），其没有物理意义。
答案:闭口系统3.功不是状态参数，内能与推动（流动）功之和（）答案:是状态参数4.理想气体等温压缩过程，其焓变化量（）答案:为零5.式δq=dh适用于（）答案:任意工质定压可逆过程6.给理想气体加热，其内能不会增加的。
答案:错7.某工质在过程中热力学能增加15kJ，对外界作功15kJ，则此过程中工质与外界交换热量Q为0kJ。
准静态过程
dQ C ( T T ) CV 热量 Q V V 2 1 dT V
•等压过程：引入等压摩尔热容CP，表示在等压过程 中，1 mol 气体升高单位温度所吸收的热量。
dQ C ( T T ) CP P P 2 1 热量 Q dT P 规定： 系统吸热：Q 系统放热：Q 放 0 吸 0
9
4
三、功
i 微小变化： dE RdT 2
1. 气体系统作功是通过改变气体体积来完成的。
例如：气缸内的气压大于外界大气压，气体膨胀推 动气缸活塞对外作功。 活塞与汽缸无摩擦，当气体作 准静态压缩或膨胀时，外界的压强 Pe必等于此时气体的压强P ，否则 P 系统在有限压差作用下，将失去平 衡，称为非静态过程。 若有摩擦力存在，虽然也可使过程进行的无限缓 慢，但也不是准静态过程。
V 1
V 2
P
2
V1
o
V 1 dV
V2
V
6
注意： 功的大小不仅取决于系 统的始末状态，且与系统 经历的过程有关。 12与11’2两个过程 的始末状态相同，但过程 曲线不同，两条曲线下的 面积不同，则作功也不同。 • 特殊：
P
1
1'
2
o
V1
V2
V
功是过程量
等容过程：A等容=0
等压过程：A等压= P(V2-V1) （不一定是准静态过程）
2
准静态过程只有在进行的 “ 无限缓慢 ” 的条件 下才可能实现。实际过程则要求系统状态发生变化的 特征时间远远大于弛豫时间τ 才可近似看作准静态过 程。 对于一个平衡态，我们可以用状态参量来描述。 作为准静态过程中间状 P A 态的平衡态，具有确定的状 态参量值。 对 于 简 单 系 统 可 用 P —V 图 过程曲线 上的一点来表示这个平衡态 。 B 系统的准静态变化过程可用 P— o V图上的一条曲线表示。 V 非准静态过程不能用状态图上的一条曲线来表示。 准静态过程是一种理想的极限，但作为热力学 的基础，我们要着重讨论它。 3
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热力学准静态过程是
一种在热力学中经常被使用的过程，它是指系统在时间足够长的情况下，通过缓慢变化使得系统内部的各个参数保持平衡的过程。
本文将从以下几个方面详细介绍热力学准静态过程。
一、热力学准静态过程的定义和特点
1.1 定义
热力学准静态过程是指系统在缓慢变化时，内部各个参数保持平衡的过程。
在这个过程中，系统内部各个参数发生变化，但是每一步都是经过平衡状态转移而完成的。
1.2 特点
（1）缓慢变化：热力学准静态过程中，系统内部各个参数都是以缓慢变化的方式进行调整。
（2）平衡状态：每一个状态都是系统处于平衡状态时达到的。
（3）可逆性：由于每一个状态都是平衡状态，所以整个过程可以看作是可逆过程。
二、热力学准静态过程与实际情况
2.1 理论模型与实际情况
在理论上，热力学准静态过程可以看作是完全可逆的理想模型。
但是在实际情况中，由于存在各种不可避免的非理想因素，如摩擦、热辐
射等，使得热力学准静态过程并不完全可逆。
2.2 实际应用
虽然热力学准静态过程并不完全可逆，但是它仍然被广泛应用于各种
领域。
例如，在工程中，为了保证系统的稳定性和安全性，通常采用
热力学准静态过程进行设计和优化。
三、热力学准静态过程的计算方法
3.1 热力学基本方程
在热力学中，有三个基本方程：内能方程、焓方程和自由能方程。
这
些基本方程可以用来描述系统内部参数随着时间的变化而发生的变化。
3.2 状态方程
状态方程是描述气体状态的一组公式。
它可以用来计算气体在不同压力、温度和体积下的物理特性。
3.3 熵变法
熵是一个重要的物理量，在热力学中被广泛应用。
通过计算系统内部
各个参数随着时间变化而产生的熵变，可以推导出系统内部随着时间
变化而发生的各种变化。
四、热力学准静态过程的实验方法
4.1 实验装置
热力学准静态过程的实验通常需要使用一些特殊的实验装置，例如恒
温箱、恒压器等。
4.2 实验步骤
在进行热力学准静态过程的实验时，需要按照一定的步骤进行。
通常
包括以下几个步骤：
（1）设置初始状态：将系统设置为一个已知的初始状态。
（2）缓慢变化：对系统内部各个参数进行缓慢变化，使得系统处于平衡状态。
（3）记录数据：记录系统内部各个参数随着时间变化而发生的变化。
（4）分析数据：通过对记录下来的数据进行分析，可以推导出系统内部随着时间变化而产生的各种物理特性。
五、热力学准静态过程在工程中的应用举例
5.1 机械工程中的应用
在机械工程中，热力学准静态过程被广泛应用于设计和优化机械系统。
例如，在设计汽车发动机时，需要采用热力学准静态过程来确定最佳
气缸压力和温度等参数。
5.2 化学工程中的应用
在化学工程中，热力学准静态过程被广泛应用于化学反应的设计和优化。
例如，在设计化学反应堆时，需要采用热力学准静态过程来确定
最佳反应温度和压力等参数。
六、结论
热力学准静态过程是一种在热力学中经常被使用的过程。
它具有缓慢
变化、平衡状态和可逆性等特点。
虽然在实际情况中并不完全可逆，
但是它仍然被广泛应用于各种领域，例如机械工程和化学工程等。
通
过计算方法和实验方法可以推导出系统内部随着时间变化而产生的各种物理特性。