2021-2022学年高二物理竞赛课件：热力学第一 定律对于理想气体准静态过程的应用.pptx

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1、热力学第一热力学第一 定律对于理想定律对于理想气体准静态过程的应用气体准静态过程的应用V VV V系统体积在状态变化过程中始终保持不变。系统体积在状态变化过程中始终保持不变。等体过程等体过程:等体过程中，系统对外不作功，吸收的热量等体过程中，系统对外不作功，吸收的热量全用于增加内能。全用于增加内能。热力学第一热力学第一 定律对于理想气体准静态定律对于理想气体准静态过程的应用过程的应用一、一、等体过程等体过程 气体的摩尔定体热容气体的摩尔定体热容等体吸热等体吸热即：理想气体的摩尔定体热容是一个只与分子自由即：理想气体的摩尔定体热容是一个只与分子自由度有关的量。度有关的量。适应于所有过程适应于所有

2、过程一摩尔气体在体积不变时，温度改变一摩尔气体在体积不变时，温度改变1 1K时所吸收或时所吸收或放出的热量。放出的热量。摩尔定体热容摩尔定体热容等体内能增量等体内能增量等压过程等压过程:系统压强在状态变化过程中始终保持不变。系统压强在状态变化过程中始终保持不变。等压过程等压过程等压过程等压过程 气体的摩尔定压热容气体的摩尔定压热容气体的摩尔定压热容气体的摩尔定压热容 在等压过程中，理想气体吸热的一部分用于增在等压过程中，理想气体吸热的一部分用于增加内能，另一部分用于对外作功。加内能，另一部分用于对外作功。摩尔定压热容摩尔定压热容:一摩尔气体在压力不变时，温度改变一摩尔气体在压力不变时，温度改变

3、1 1K时所吸收或放时所吸收或放出的热量。出的热量。又迈耶公式迈耶公式注意：注意：一摩尔气体温度改变一摩尔气体温度改变1 1K时，在等压过程中比时，在等压过程中比在等体过程中多吸收在等体过程中多吸收 8.31J 的热量用来对外作功。的热量用来对外作功。叫做比热容比叫做比热容比 CV Cp 比热容比比热容比 单原子分子单原子分子 3 5 1.67 双原子分子双原子分子 5 7 1.4刚性多原子分子刚性多原子分子 6 8 1.3例题例题 一气缸中贮有氮气，质量为一气缸中贮有氮气，质量为1.25kg。在标准大气。在标准大气压下缓慢地加热，使温度升高压下缓慢地加热，使温度升高1K。试求气体膨胀时所。试

4、求气体膨胀时所作的功作的功A、气体内能的增量、气体内能的增量 E以及气体所吸收的热量以及气体所吸收的热量Qp。活塞的质量以及它与气缸壁的摩擦均可略去）。活塞的质量以及它与气缸壁的摩擦均可略去）因因i=5,所以所以Cv=iR/2=20.8J/(mol K)，可得可得 解：解：因过程是等压的，得因过程是等压的，得系统温度在状态变化过程中始终保持不变。系统温度在状态变化过程中始终保持不变。在等温过程中，理想气体吸热全部用于对外作功，在等温过程中，理想气体吸热全部用于对外作功，或外界对气体作功全转换为气体放出的热。或外界对气体作功全转换为气体放出的热。等温过程等温过程等温过程等温过程系统在状态变化过程

5、中始终与外界没有热交换。系统在状态变化过程中始终与外界没有热交换。绝热膨胀过程中，系统对外作的功，是靠内能减绝热膨胀过程中，系统对外作的功，是靠内能减少实现的，故温度降低；绝热压缩过程中，外界对气少实现的，故温度降低；绝热压缩过程中，外界对气体作功全用于增加气体内能，故温度上升。体作功全用于增加气体内能，故温度上升。绝热过程方程绝热过程方程:绝热过程绝热过程绝热过程绝热过程气体绝热自由膨胀气体绝热自由膨胀气体气体真空真空Q=0，A=0，E=0对绝热过程，据热力学第一定律，有对绝热过程，据热力学第一定律，有即即状态方程状态方程消去消去dT 得得绝热过程方程的推导绝热过程方程的推导:绝热过程方程绝

6、热过程方程绝热线与等温线比较绝热线与等温线比较膨胀相同的体积绝热比等温压强下降得快膨胀相同的体积绝热比等温压强下降得快绝热线绝热线等温线等温线等温等温绝热绝热绝热线比等温线更陡。绝热线比等温线更陡。系统从系统从 1-2 为绝热过程，据绝热为绝热过程，据绝热方程，可得过程中的方程，可得过程中的 pV 关系关系。绝热线绝热线系统对外作功为：系统对外作功为：绝热过程系统对外作功绝热过程系统对外作功:气体的许多过程，即不是等值过程，也不是绝气体的许多过程，即不是等值过程，也不是绝热过程，其压力和体积的关系满足如下关系热过程，其压力和体积的关系满足如下关系n 称为称为多方指数多方指数，这类过程称为，这类过程称为多方过程多方过程。作功作功对一摩尔气体对一摩尔气体多方过程多方过程多方过程多方过程利用多方方程和状态方程：利用多方方程和状态方程：故：故：