2.2热力学第一定律,焦耳实验.pptx

热力学第一定律的本质是能量守恒定律。它表示系统的热力学状态发生变化时系统的热力学能与过程的热和功的关系。
第二节:热力学第一定律
本节主要学习内容:
热力学第一定律
焦耳实验
热力学第一定律: 封闭系统热力学能的变化必定等于以传热和作功的方式传递的能量. 隔离系统的热力学能恒定不变.
(封闭系统状态变化)
Q WU 
Q W U
状态1
U1
状态2
U2
Q  Q; W  W;
U = U = U2-U1
= Q + W = Q+ W
(封闭系统状态微变)
dU = Q +  W
 U = Q + W
1 热力学第一定律
数学表达式:
1 热力学第一定律
学生在作业中几种常见的错误:
不区分 d 和两种符号的使用;
将 Q 和 W 写成Q 和W;
将有限量和无限小量混写, 如 W =-pambdV.
1 热力学第一定律
热力学第一定律是对第一类永动机的否定.
(又要马儿跑, 又要马儿不吃草是不可能的. )
(天上不会掉下馅饼; 一份耕耘, 一份收获.)
了解:什么是第一类永动机
第一类永动机就是一种既不靠外界提供能量,本身也不减少能量,却可以不断对外作功的机器称为第一类永动机,它显然与能量守恒定律矛盾。
历史上曾一度热衷于制造这种机器,均以失败告终,也就证明了能量守恒定律的正确性。
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焦耳实验
焦尔实验:
一定量组成确定不变的单相系统的热力学能是两个变量的
函数,通常U的函数选作T、V,则:U=U ( T,V )
当状态发生改变,热
力学能U的微变为全微分:
实验方法:将活塞打开,左球高压气体向右球自由膨胀,达到新的平衡态。
用精密温度计测量水温。
6
实验结果:
气体膨胀前后, 水浴温度未变.
结果分析:
水温T 不变, dT=0, δQ=0 ;
空气自由膨胀, δW=0 ;
可知 dU = Q+ W = 0 .
焦耳实验的分析
也就是说:理想气体的热力学能不随着气体的体积和压
力变化。理气状态方程只有P、V、T三个参数,所以热力学能U只和温度有关。
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焦耳实验的推论
解