热力学基础ppt课件
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大学物理热力学基础PPT课件
传热的微观本质是分子的无规则运动能量从高 温物体向低温物体传递。热量是过程量
d Q 微小热量 ：
> 0 表示系统从外界吸热； < 0 表示系统向外界放热。
等价
2
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二、热力学第一定律 (The first law of thermodynamics)
某一过程，系统从外界吸热 Q，对外界做功 W，系 统内能从初始态 E1变为 E2，则由能量守恒：
循环过程
V
1. 热力学第一定律适用于任何系统(固、液、气）；
2. 热力学第一定律适用于任何过程(非准静态过程亦 成立)。
6
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四、 W、Q、E的计算
1.W的计算(准静态过程，体积功)
F
(1)直接计算法(由定义)
系统对外作功，
2
W＝1
Fdx
=
2
1
PS
dx
V2
W = PdV
W = 1 P dV =
RT
2
1
dV V
W
RTl nV( 2 ) V1
P1V1
ln(V2 V1
)
P1V1
ln(P1 P2
)
系统吸热全部用来对外做功。
思考：CT ( 等温摩尔热容量)应为多大？
15
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§7.4 理想气体的绝热过程 (Adiabatic process of the ideal gas)
吸热一部分用于对外做功，其余用于增加系统内能。
14
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三.等温过程(isothermal process) P
d Q 微小热量 ：
> 0 表示系统从外界吸热； < 0 表示系统向外界放热。
等价
2
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二、热力学第一定律 (The first law of thermodynamics)
某一过程，系统从外界吸热 Q，对外界做功 W，系 统内能从初始态 E1变为 E2，则由能量守恒：
循环过程
V
1. 热力学第一定律适用于任何系统(固、液、气）；
2. 热力学第一定律适用于任何过程(非准静态过程亦 成立)。
6
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四、 W、Q、E的计算
1.W的计算(准静态过程，体积功)
F
(1)直接计算法(由定义)
系统对外作功，
2
W＝1
Fdx
=
2
1
PS
dx
V2
W = PdV
W = 1 P dV =
RT
2
1
dV V
W
RTl nV( 2 ) V1
P1V1
ln(V2 V1
)
P1V1
ln(P1 P2
)
系统吸热全部用来对外做功。
思考：CT ( 等温摩尔热容量)应为多大？
15
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§7.4 理想气体的绝热过程 (Adiabatic process of the ideal gas)
吸热一部分用于对外做功，其余用于增加系统内能。
14
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三.等温过程(isothermal process) P
2024《化学热力学基础》PPT课件
《化学热力学基础》PPT课件目录CONTENCT •引言•热力学基本概念与定律•热化学与化学反应的热效应•熵与熵增原理•自由能与化学平衡•相平衡与相图•结论与展望01引言化学热力学的定义与重要性定义化学热力学是研究化学变化过程中热量和功的相互转化以及有关热力学函数的科学。
重要性化学热力学是化学、化工、材料、能源等领域的重要基础，对于理解化学反应的本质、优化化学反应条件、开发新能源等具有重要意义。
化学热力学的发展历史早期发展19世纪初，随着工业革命的发展，热力学理论开始形成，并逐步应用于化学领域。
经典热力学建立19世纪中叶，经典热力学理论建立，包括热力学第一定律、热力学第二定律等基本定律被提出。
现代热力学发展20世纪以来，随着量子力学、统计力学等理论的发展，化学热力学在微观层面上的研究取得了重要进展。
课程目标与学习内容课程目标掌握化学热力学的基本概念、基本原理和基本方法，能够运用热力学知识分析和解决实际问题。
学习内容包括热力学基本概念、热力学第一定律、热力学第二定律、化学平衡、相平衡、化学反应热力学等。
通过学习，学生将了解热力学在化学领域的应用，培养分析和解决化学问题的能力。
02热力学基本概念与定律80%80%100%系统与环境系统是指我们研究对象的那一部分物质或空间，具有明确的边界。
环境是指与系统发生相互作用的其他部分，是系统存在和发展的外部条件。
系统与环境之间通过物质和能量的交换而相互影响。
系统的定义环境的定义系统与环境的相互作用状态是系统中所有宏观物理性质的集合，用于描述系统的状况。
状态的概念状态函数的定义常见状态函数状态函数是描述系统状态的物理量，其值只取决于系统的始态和终态，与路径无关。
温度、压力、体积、内能等。
030201状态与状态函数热力学第一定律热力学第一定律的表述热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
热力学第一定律的数学表达式ΔU=Q+W，其中ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示外界对系统所做的功。
大学物理热力学基础PPT课件
大学物理 I 曹颖
8
15. 3 热力学第一定律、等值过程的应用 一、等容过程 气体容积保持不变 (dV = 0 ) 等容过程中的功 A = 0 （dV = 0） 等容过程内能
i RdT dE M （微小过程） 2 i M E 2 R(T2 T1 ) （有限过程）
内能仅与始末态温度有关。
3）循环过程的功： 正 循 环 A 0 净 A净～净面积 逆 循 环 A净 0 V
2018年10月7日星期日
大学物理 I 曹颖
22
热机：利用工作物质，不断地把热转化为功的装 置。其循环为正循环。A净> 0
高温热源 Q1
系统
A
（工作原理示意图）
Q2
低温热源
水 水蒸汽 废汽 水
' ' ' Q1 E1 A1 A2 A1 0 ' ' ' Q3 E3 A3 A2 A3 0
' A1
' A2
' A3
放热过程。 吸热过程。
2018年10月7日星期日
大学物理 I 曹颖
21
15. 6 循环过程 卡诺循环
一、循环过程 （系统）从某态经历一系列变化过程又回 到初态的（周而复始的）过程。 P b P-V 图上为一闭合曲线。 1）特性： E 0 a c 2）循环过程有正、逆之分。
内
i
ki
i
pi
对于理想气体，忽略分子间的作用 ，则
m i 平衡态下气体内能： E RT M2
2018年10月7日星期日
E理 Ek＝E (T )
大学物理 I 曹颖
大学物理-热力学基础-课件
Wa
CV m (T2
T1)
p1V1 p2V2
1
本题用 Wa E 计算较方便
关键用绝热方程
T2
T1
( V1 V2
)
1
先求出 T2
p
p2
2 T2
T2' T1
Q0
p2'
2'
p1
TC
T1
1
o V2 V2' V1 10 V1 V
18.
*四. 多方过程 — 实际过程( 满足 PV n C)
绝热 n = ( CPm / CVm )
等温 n = 1 等压 n = 0
W p1V1 p2V2 n 1
满足 E CV (T2 T1)
Q Cn (T2 T1)
等体 n = ∞
p
可以证明
n= n=∞
n=1
Cn
(
n
n 1
)CV
n=0
o
V
19.
13 – 5 循环过程 卡诺循环
一. 循环过程
1. 特点 E 0 W = Q ( 热功转换 )
1
2
W
(2)热一定律 dQP dE PdV
o V1
V2 V
QP
E
V2 PdV
V1
v
i 2
R(T2
T1 )
P(V2
V1 )
7.
2.摩尔定压热容 CPm
1mol
:
CPm
dQp dT
理论值：
CPm
dE pdV dT
CVm
R
i2R 2
(近似)
实验值：查表 (精确)
QP
dQP
热力学基础PPT课件
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REPORTING
目录
• 热力学基本概念与定律 • 热力学过程与循环 • 热力学第二定律与熵增原理 • 理想气体状态方程及应用 • 热力学在能源利用和环境保护中应用
PART 01
热力学基本概念与定律
REPORTING
热力学系统及其分类
孤立系统
与外界没有物质和能量交换的系统。
一切实际过程都是不可逆过程。
热力学温标及其特点
热力学温标 热力学温标是由热力学第二定律引出的与测温物质无关的理想温标。
热力学温度T与摄氏温度t的关系为：T=t+273.15K。
热力学温标及其特点
01
02
03
04
热力学温标的特点
热力学温标的零点为绝对零度 ，即-273.15℃。
热力学温标与测温物质的性质 无关，因此更为客观和准确。
01
可逆过程
02
系统经过某一过程从状态1变到状态2后，如果能使系统 和环境都完全复原，则这样的过程称为可逆过程。
03
可逆过程是一种理想化的抽象过程，实际上并不存在。
04
不可逆过程
05
系统经过某一过程从状态1变到状态2后，无论采用何种 方法都不能使系统和环境都完全复原，则这样的过程称为 不可逆过程。
06
PART 03
热力学第二定律与熵增原 理
REPORTING
热力学第二定律表述及意义
热力学第二定律的两种表述
01
04
热力学第二定律的意义
克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物 体传到高温物体。
02
05
揭示了自然界中宏观过程的方向性。
开尔文表述：不可能从单一热源取热，使 之完全变为有用功而不产生其他影响。
REPORTING
目录
• 热力学基本概念与定律 • 热力学过程与循环 • 热力学第二定律与熵增原理 • 理想气体状态方程及应用 • 热力学在能源利用和环境保护中应用
PART 01
热力学基本概念与定律
REPORTING
热力学系统及其分类
孤立系统
与外界没有物质和能量交换的系统。
一切实际过程都是不可逆过程。
热力学温标及其特点
热力学温标 热力学温标是由热力学第二定律引出的与测温物质无关的理想温标。
热力学温度T与摄氏温度t的关系为：T=t+273.15K。
热力学温标及其特点
01
02
03
04
热力学温标的特点
热力学温标的零点为绝对零度 ，即-273.15℃。
热力学温标与测温物质的性质 无关，因此更为客观和准确。
01
可逆过程
02
系统经过某一过程从状态1变到状态2后，如果能使系统 和环境都完全复原，则这样的过程称为可逆过程。
03
可逆过程是一种理想化的抽象过程，实际上并不存在。
04
不可逆过程
05
系统经过某一过程从状态1变到状态2后，无论采用何种 方法都不能使系统和环境都完全复原，则这样的过程称为 不可逆过程。
06
PART 03
热力学第二定律与熵增原 理
REPORTING
热力学第二定律表述及意义
热力学第二定律的两种表述
01
04
热力学第二定律的意义
克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物 体传到高温物体。
02
05
揭示了自然界中宏观过程的方向性。
开尔文表述：不可能从单一热源取热，使 之完全变为有用功而不产生其他影响。
热学基础知识.ppt
电功： dA IUdt Udq
无摩擦准静态过程，其特点是没有摩擦力，外界在准静态过 程中对系统做的功，可以用系统本身的状态参量来表示。 外界在准静态过程中对系统做的功等于系统对外界做的功的负值
设气缸内的气体进行膨胀过程，当活塞移动微小ห้องสมุดไป่ตู้移dl 时，气
体对外界所作的元功为（系统对外作功为正） V是系统体积
dA
pS
dl
pdV
系统体积由V1变为V2，系统对外界作总功
为：
V2
面积
A pdV 体积功 V1
p
pe
形状不规则的容器（例如充气袋）中的气体作功呢？
p1
a
b
功的数值不仅与初态和末态有关，而且还 依赖于所经历的中间状态，功与过程的路 2 径有关。
功是过程量
0
V1
V V2
求准静态过程的功，即 为求虚线部分的面积
无法用统一的状态参量来描述其状态.
一个过程，如果任意时刻的中间态都无限接近于一个
平衡态，则此过程为准静态过程。显然，这种过程只 有在进行的 “ 无限缓慢 ” 的条件下才可能实现。
对于实际过程则要求系统状态发生变化的时间 △t 远远大于弛豫时间τ才可近似看作准静态过程 。
举例1：外界对系统做功
非平衡态到平衡态的过渡时间，
RT
vi RT
(i 1,2, , n)
n
其中，M mi为n种理想气体的总质量
1
pi 为第i种理想气体单独存在时的压强
n个方程相加得：
( p1 p2 pn )V (v1 v2 vn )RT
n
n
令 p pi v vi
1
1
道尔顿分压定理
pV vRT
无摩擦准静态过程，其特点是没有摩擦力，外界在准静态过 程中对系统做的功，可以用系统本身的状态参量来表示。 外界在准静态过程中对系统做的功等于系统对外界做的功的负值
设气缸内的气体进行膨胀过程，当活塞移动微小ห้องสมุดไป่ตู้移dl 时，气
体对外界所作的元功为（系统对外作功为正） V是系统体积
dA
pS
dl
pdV
系统体积由V1变为V2，系统对外界作总功
为：
V2
面积
A pdV 体积功 V1
p
pe
形状不规则的容器（例如充气袋）中的气体作功呢？
p1
a
b
功的数值不仅与初态和末态有关，而且还 依赖于所经历的中间状态，功与过程的路 2 径有关。
功是过程量
0
V1
V V2
求准静态过程的功，即 为求虚线部分的面积
无法用统一的状态参量来描述其状态.
一个过程，如果任意时刻的中间态都无限接近于一个
平衡态，则此过程为准静态过程。显然，这种过程只 有在进行的 “ 无限缓慢 ” 的条件下才可能实现。
对于实际过程则要求系统状态发生变化的时间 △t 远远大于弛豫时间τ才可近似看作准静态过程 。
举例1：外界对系统做功
非平衡态到平衡态的过渡时间，
RT
vi RT
(i 1,2, , n)
n
其中，M mi为n种理想气体的总质量
1
pi 为第i种理想气体单独存在时的压强
n个方程相加得：
( p1 p2 pn )V (v1 v2 vn )RT
n
n
令 p pi v vi
1
1
道尔顿分压定理
pV vRT
化学热力学基础幻灯片
式中，V——混合气体的总体积
式中，ni/n——称为第i种组分气体的物质的量分数
适用条件：
➢ 分压定律仅适用于理想气体混合物 ➢ 对低压下的真是气体混合物也可以近似适用。
例：在潜水员自身携带的水下呼吸器中充有氧气和氦气混合 气。现将25℃ 0.10MPa的12L He和0.10MPa的46LO2充入体 积为5.0 L的贮罐中。计算在25℃在该罐中两种气体的分压和 混合气体的总压。
3.1.2 液体
1、基本特征：流动性 2、蒸汽压
➢ 敞口容器中，液体会无限制蒸发成蒸汽，直至完全蒸发 ➢ 密闭容器中，液体蒸发有限 饱和蒸汽压：当液体的蒸发速率与蒸汽的凝聚速率相同时，蒸气压达到
平衡。 蒸气压表示液体分子向外逸出的趋势，其大小取决于液体的本性，与
液体的量无关。
3、沸点 沸点：气化先在液体表面发生，温度越高，蒸气压越大。当温度增加到
量方程式的书写有 辨别：3H2+N2=2NH3与1.5H2+0.5N2=0.5NH3，当反应进关度。ζ=1mol时的物
理意义
3.2.2 能量守恒与转化
▪ 系统：所需研究的对象 ▪ 环境：系统之外而与体系有关的部分 ▪ 系统的分类：
➢ 敞开系统：在系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。 ➢ 封闭系统：在系统与环境之间没有物质交换，只有能量交换。 ➢ 孤立系统：在系统与环境之间既没有物质交换，也没有能量交换。 状态函数：确定系统状态的函数，温度、压力、体积、质量、密度、
蒸气压等于外界压力时，气体在液面及液体内部同时发生，内部液体 的气化产生大量气泡上升到液面破裂，即沸腾，此刻的温度即沸点。 液体在一定外压下有固定的沸点，增大外压，沸点上升。
3.1.3 固体
1、基本特征：一定体积、一定形状 2、分类： ➢ 晶体：粒子按一定规则排列，各向异性，有一定沸点 ➢ 无定形体：内部粒子无规则排列，没有固定熔点，各向同
大学物理热学第十三章 热力学基础 PPT
Mayer公式
•摩尔热容比
CP,m i 2
CV ,m i
泊松比
CV ,m
i 2
R
Cp,m
CV ,m
R
i
2 2
R
单原子分子理想气体 i 3 1.67
双原子分子理想气体 i 5 1.40
多原子分子理想气体 i 6 1.33
pV m RT RT
M
Q CV ,m (T2 T1)
•过程曲线: p b T2
0
a T1 V
吸收得热量全部用来内能增加;或向外界放热以内能减小为代 价;系统对外不作功。
3、理想气体定体摩尔热容 CV ,m
•定义:1mol、等体过程升高1度所需得热量
•等体过程吸热 QV CV ,m (T2 T1)
•等体过程内能得增量
E
QV
i 2
R
T2
T1 CV ,m T2
13-1 准静态过程 功 热量
一、准静态过程
可用Ｐ－V 图上得一条有
方向得曲线表示。
二、功
准静态过程系统对外界做功:
元功: dW Fdl pSdl pdV
dl
系统体积由V1变 为V2,系统对外 界作总功为:
V2
W＝ pdV
V1
p F S pe
光滑
注意:
V2
W＝ pdV
V1
1、V ，W>0 ；V ，W<0或外界对系统作功 ，V不变时W=0
V2 PdV
V1
i CV ,m 2 R
CP,m
CV ,m
CP,m CV ,m R
等容 等压
WV 0
QV CV ,m (T2 T1) E
QP Cp,m (T2 T1) CV ,m (T2 T1) P(V2 V1) WP P(V2 V1) R(T2 T1)
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气体压力。
p F S
国际单位：Pa (帕斯卡) Pa = N·m-2 1标准大气压 = 1.01325×105Pa 1工程大气压 = 9.80665×104Pa
3. 温度(temperature) T ： 表征热平衡状态下系统的宏观性质。
——冷热程度的物理量
温度的数值表示法 ——温标。
摄氏温标： t ℃ ， 冰点为 0℃
状态变化过程进行得非常缓慢，以 至于过程中的每一个中间状态都近似 于平衡态。
——平衡过程——理想过程！
准静态过程的过程曲线可以用p-V 图来描述，图上的每一点分别表示系 统的一个平衡态。
p
(pA,VA,TA)
O
2020/5/27
(pB,VB,TB)
V
热力学基础
§9-2 理想气体的状态方程
——状态参量之间的关系
热力学第零定律 (Zeroth law of thermodynamics)：
在不受外界影响的条件下，如果处 于确定状态下的物体C分别与物体A、 B达到热平衡，则物体A和B也必相互 热平衡。
A
A
BC
BC
二、平衡态(equilibrium status)
2020/5/27
P.3/69
热力学第零定律 (Zeroth law of thermodynamics)：
状态变化过程进行得非常缓慢，以 至于过程中的每一个中间状态都近似 于平衡态。
——平衡过程——理想过程！
P.4/69
三、准静态过程
1. 热力学过程 (thermodynamic process)： 热力学系统的状态随时间发生变化
的过程。 ——实际过程的中间态为非平衡态。 2. 准静态过程(approximate static process)：
(status equation of idea gas) ： 易得： 对于系统质量不变的气体
pV m RT M
p1V1 p2V2 恒量
T1
T2
§9-3 热力学第一定律 内能 功 热量
试验证明：1摩尔气体在标准状态下， 一、基本物理量
占有的体积为：Vmol 22.4 103 m3 1、内能 (internal energy)E
标准状态： T0 273.15 K
p0 1.01325105 Pa
则对于1摩尔理想气体有：
——热力学系统的能量 它包括了分子热运动的平动、转动、 振动能量、化学能、原子能、核能...
2020/5/27
P.6/69
§9-3 热力学第一定律 内能 功 热量
一、基本物理量 1、内能 (internal energy)E ——热力学系统的能量 它包括了分子热运动的平动、转动、
T2
试验证明：1摩尔气体在标准状态下，
占有的体积为：Vmol 22.4 103 m3
标准状态： T0 273.15 K
p0 1.01325105 Pa
则对于1摩尔理想气体有：
P.5/69
热力学基础
§9-2 理想气体的状态方程 ——状态参量之间的关系
f ( p,V ,T ) 0
pV p0Vmol 1.01325105 22.4103
平衡态下系统各部分的温度、压强 相同。
2020/5/27
热力学基础
——热动平衡 三、准静态过程 1. 热力学过程 (thermodynamic process)： 热力学系统的状态随时间发生变化 的过程。 ——实际过程的中间态为非平衡态。 2. 准静态过程(approximate static process)：
热学
热力学
分子动理论
从现象中找规律 透过现象追本质
宏观规律
微观机制
观察 记录 分析 总结 建模 统计 理论 验证
第9章 热力学基础
理论基础是:热力学第一定律 热力学第二定律
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程 一、气体的状态参量 状态参量 (status parameter)：
描述气体宏观状态的物理量。 1. 体积(volume) V ：
3. 温度(temperature) T ： 表征热平衡状态下系统的宏观性质。
——冷热程度的物理量 温度的数值表示法 ——温标。 摄氏温标： t ℃ ， 冰点为 0℃ 热力学(开氏)温标：
T K ， 冰点为 273.15K 绝对零度：T = 0 K
P.2/69
2. 压强(pressure) p ： 垂直作用在容器壁单位面积上的
f ( p,V ,T ) 0
一、理想气体 (idea gas)： 在任何情况下都严格遵守“玻-马
定律”、 “盖-吕定律”以及“查理 定律”的气体。 二、理想气体的状态方程
(status equation of idea gas) ：
易得： 对于系统质量不变的气体
p1V1 p2V2 恒量
T1
热力学(开氏)温标： T K ， 冰点为 273.15K 绝对零度：T = 0 K
水三相点(气态、液态、固态的共存 状态)273.16 K
4. 热力学第零定律——测温原理
热力学基础
热平衡 (thermal equilibrium)： 两个物体互相热接触，经过一段时
间后它们的宏观性质不再变化，即达 到了热平衡状态。
振动能量、化学能、原子能、核能... 和分子间相互作用的势能。(不包括系 统整体运动的机械能)
T1 (J mol1 K 1)
一、理想气体 (idea gas)： 在任何情况下都严格遵守“玻-马
定律”、 “盖-吕定律”以及“查理 定律”的气体。
二、理想气体的状态方程
令 R 8.31 J mol1 K 1
——称为“摩尔气体常量 ”
从而，对于质量为m、摩尔质量为 M的理想气体状态方程可写为：
气体分子自由活动的空间。
2020/5/27
热力学基础
国际单位： 米3（m3） 当气体分子大小不计时，气体
体积等于容器的容积。 2. 压强(pressure) p ：
垂直作用在容器壁单位面积上的 气体压力。
p F S
国际单位：Pa (帕斯卡) Pa = N·m-2 1标准大气压 = 1.01325×105Pa 1工程大气压 = 9.80665×104Pa
在不受外界影响的条件下，如果处 于确定状态下的物体C分别与物体A、 B达到热平衡，则物体A和B也必相互 热平衡。
A
A
BC
BC
二、平衡态(equilibrium status) 在不受外界影响（即系统与外界
没有物质和能量的交换）的条件下， 无论初始状态如何，系统的宏观性质 在经充分长时间后不再发生变化的状 态。
p F S
国际单位：Pa (帕斯卡) Pa = N·m-2 1标准大气压 = 1.01325×105Pa 1工程大气压 = 9.80665×104Pa
3. 温度(temperature) T ： 表征热平衡状态下系统的宏观性质。
——冷热程度的物理量
温度的数值表示法 ——温标。
摄氏温标： t ℃ ， 冰点为 0℃
状态变化过程进行得非常缓慢，以 至于过程中的每一个中间状态都近似 于平衡态。
——平衡过程——理想过程！
准静态过程的过程曲线可以用p-V 图来描述，图上的每一点分别表示系 统的一个平衡态。
p
(pA,VA,TA)
O
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(pB,VB,TB)
V
热力学基础
§9-2 理想气体的状态方程
——状态参量之间的关系
热力学第零定律 (Zeroth law of thermodynamics)：
在不受外界影响的条件下，如果处 于确定状态下的物体C分别与物体A、 B达到热平衡，则物体A和B也必相互 热平衡。
A
A
BC
BC
二、平衡态(equilibrium status)
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热力学第零定律 (Zeroth law of thermodynamics)：
状态变化过程进行得非常缓慢，以 至于过程中的每一个中间状态都近似 于平衡态。
——平衡过程——理想过程！
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三、准静态过程
1. 热力学过程 (thermodynamic process)： 热力学系统的状态随时间发生变化
的过程。 ——实际过程的中间态为非平衡态。 2. 准静态过程(approximate static process)：
(status equation of idea gas) ： 易得： 对于系统质量不变的气体
pV m RT M
p1V1 p2V2 恒量
T1
T2
§9-3 热力学第一定律 内能 功 热量
试验证明：1摩尔气体在标准状态下， 一、基本物理量
占有的体积为：Vmol 22.4 103 m3 1、内能 (internal energy)E
标准状态： T0 273.15 K
p0 1.01325105 Pa
则对于1摩尔理想气体有：
——热力学系统的能量 它包括了分子热运动的平动、转动、 振动能量、化学能、原子能、核能...
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§9-3 热力学第一定律 内能 功 热量
一、基本物理量 1、内能 (internal energy)E ——热力学系统的能量 它包括了分子热运动的平动、转动、
T2
试验证明：1摩尔气体在标准状态下，
占有的体积为：Vmol 22.4 103 m3
标准状态： T0 273.15 K
p0 1.01325105 Pa
则对于1摩尔理想气体有：
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热力学基础
§9-2 理想气体的状态方程 ——状态参量之间的关系
f ( p,V ,T ) 0
pV p0Vmol 1.01325105 22.4103
平衡态下系统各部分的温度、压强 相同。
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热力学基础
——热动平衡 三、准静态过程 1. 热力学过程 (thermodynamic process)： 热力学系统的状态随时间发生变化 的过程。 ——实际过程的中间态为非平衡态。 2. 准静态过程(approximate static process)：
热学
热力学
分子动理论
从现象中找规律 透过现象追本质
宏观规律
微观机制
观察 记录 分析 总结 建模 统计 理论 验证
第9章 热力学基础
理论基础是:热力学第一定律 热力学第二定律
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程 一、气体的状态参量 状态参量 (status parameter)：
描述气体宏观状态的物理量。 1. 体积(volume) V ：
3. 温度(temperature) T ： 表征热平衡状态下系统的宏观性质。
——冷热程度的物理量 温度的数值表示法 ——温标。 摄氏温标： t ℃ ， 冰点为 0℃ 热力学(开氏)温标：
T K ， 冰点为 273.15K 绝对零度：T = 0 K
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2. 压强(pressure) p ： 垂直作用在容器壁单位面积上的
f ( p,V ,T ) 0
一、理想气体 (idea gas)： 在任何情况下都严格遵守“玻-马
定律”、 “盖-吕定律”以及“查理 定律”的气体。 二、理想气体的状态方程
(status equation of idea gas) ：
易得： 对于系统质量不变的气体
p1V1 p2V2 恒量
T1
热力学(开氏)温标： T K ， 冰点为 273.15K 绝对零度：T = 0 K
水三相点(气态、液态、固态的共存 状态)273.16 K
4. 热力学第零定律——测温原理
热力学基础
热平衡 (thermal equilibrium)： 两个物体互相热接触，经过一段时
间后它们的宏观性质不再变化，即达 到了热平衡状态。
振动能量、化学能、原子能、核能... 和分子间相互作用的势能。(不包括系 统整体运动的机械能)
T1 (J mol1 K 1)
一、理想气体 (idea gas)： 在任何情况下都严格遵守“玻-马
定律”、 “盖-吕定律”以及“查理 定律”的气体。
二、理想气体的状态方程
令 R 8.31 J mol1 K 1
——称为“摩尔气体常量 ”
从而，对于质量为m、摩尔质量为 M的理想气体状态方程可写为：
气体分子自由活动的空间。
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热力学基础
国际单位： 米3（m3） 当气体分子大小不计时，气体
体积等于容器的容积。 2. 压强(pressure) p ：
垂直作用在容器壁单位面积上的 气体压力。
p F S
国际单位：Pa (帕斯卡) Pa = N·m-2 1标准大气压 = 1.01325×105Pa 1工程大气压 = 9.80665×104Pa
在不受外界影响的条件下，如果处 于确定状态下的物体C分别与物体A、 B达到热平衡，则物体A和B也必相互 热平衡。
A
A
BC
BC
二、平衡态(equilibrium status) 在不受外界影响（即系统与外界
没有物质和能量的交换）的条件下， 无论初始状态如何，系统的宏观性质 在经充分长时间后不再发生变化的状 态。