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(共14张PPT)
2020
全国高中物理竞赛
华科附中辅导课件
（含竞赛真题练习）
第二篇
热学
第8章
热力学基础
第8章 热力学基础
Fundamentals of Thermodynamics
The First Law of Thermodynamics
第1节 热力学第一定律
一、内能 热力学第一定律
系统从初态1演化到末态2:
A外+ Q仅与过程的初末态有关,与过程无关。
这表明: 系统一定存在着一个仅由系统的状态
决定的单值函数E ，
其变化量可以用来度量状
态1、2之间任意过程的功和热量的总和。
E：称为系统的内能
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外界对系统的功A外与系统对外界的功A等值反号:

所以
对于无限小过程, 有
——热力学第一定律
——热力学第一定律
的微分形式
正负号约定
Q>0, 系统从外界吸热;
Q<0, 系统向外界放热.
A>0, 系统对外做正功;
A<0, 系统对外做负功.
定律适用: 任何热力学系统的任何热力学过程.
（对准静态过程可计算Q、A）
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热力学第一定律的物理意义:
（1）外界对系统所传递的热量Q
　一部分用于系统对外做功
　一部分使系统内能增加
（2）热力学第一定律是能量转换和守恒定律在热
　现象中的具体体现。
问：经一循环过程（E2 - E1 = 0）不要任何能量
（?Q=0）供给而不断地对外做功，行吗？
广义地 Q = ?E + W
或较少的能量供给, 做较多的功, 行吗？
第一类永动机是不可能制造的！
（3）热力学第一定律亦可表述为：
机、电、化学…
所有功
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二、功与热量的表达式
下面讨论准静态过程的具体表达式
1. 功的表达式
当气体推动活塞向外缓慢地移动一段微小位移dl时,气体对外界做的元功为
可以证明:
这就是准静态过程中“体积功” 的一般计算式。
——体积功
若系统的体积由V1变化到V2 ,系统对外做功为
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（1）系统在准静态过程所做的
功反映在P-V图上，就是
过程曲线下的面积
系统对外界做功：系统做正功
外界对系统做功：系统做负功
（2） 功不仅与初、末态有关，还与过程有关
——是过程量
微小量
=PdV
A > 0
A < 0
说明：
，不是状态参量的全微分
为明确起见，
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例1. 一定质量的理想气体从状态（P1 ,V1）等温地
经过准静态过程变化到状态（P2 ,V2）。
求系统对外做的功。
解：
由理想气体状态方程
系统对外做功
外界对系统做功
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2. 热容量 热量的表达式
物体的温度升高1K所需要吸收的热量，
称为该物体的热容量C , 单位为J/K 。
热容量与系统的质量（摩尔数）及经历
的过程有关：
定压摩尔热容
定体摩尔热容
系统吸收的热量为
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例如：气体体积变化过程的吸热
（P1 V1 T1）
P2 V2
T1
绝热
自由膨张
等温膨胀
P2 V2
T1
Q = 0
注意：dQ 也是过程量
为此，
热力学第一定律的微分形式通常写为
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（2）做功和传热虽然在改变内能的效果上一样，
但有本质的区别：
做功：通过物体宏观位移来完成，是系统外
物体的有规则运动与系统内分子无规
则运动之间的转换
传热：通过分子间的相互作用来完成，是系
统外、内分子无规则运动之间的转换.
例:气缸内的气体可通过 改变其状态
活塞做功
缸壁传热
（1）做功和传热对改变系统内能的效果是一样的
说明：
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