超强高中物理竞赛讲义PPT15热力学第一定律
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8.2热力学第一定律一、热力学第一定律理想气体从一个状态缓慢变化到另一个状态的过程(准静态过程)中,做功和热传递会导致气体内能发生变化。
二、理想气体的内能由于理想气体不考虑分子间作用力,因此没有分子势能,因此内能即为分子的总动能 由压强的表达式23p n =和p nkT =,可得:32kT =。
注意ε的物理意义,ε是分子的平均平动动能。
1、对于单原子分子,总能量即平动动能 (3个自由度)32kT ε=总 2、对于双原子分子,总能量包括平动动能、转动动能(5个自由度)52kT =总3、对于多原子分子,总能量包括平动动能、转动动能(6个自由度)62kT ε=总因此可得对应气理想体的内能: 1、单原子分子组成的理想气体,内能3322A U NN kT NRT == 2、双原子分子组成的理想气体,内能5522A U NN kT NRT == 3、多原子分子组成的理想气体,内能6622A U NN kT NRT == 三、外力对气体做功的计算1、恒力(恒压)做功 W F l pS l p V =-∆=-∆=-∆2、变力(变压)做功(微元法) i i i W W p V =∆=-∆∑∑四、热量传递的计算1、对于固体和液体:一般来说体积变化可以忽略: Q cm T =∆其中,c 为比热:1kg 的物质,升温1°C 吸收的热量2、对于气体:(1)如果体积不变,所有热量都用来改变温度:V Q Nc T =∆其中,c V 为摩尔定容比热:1mol 的物质,保持体积不变,升温1°C 吸收的热量(2)如果压强不变,根据状态方程,温度变化,体积随之变化。
因此,一部分热量都用来改变温度,另一部分用来做功:p Q Nc T =∆其中,c p 为摩尔定压比热:1mol 的物质,保持压强不变,升温1°C 吸收的热量。
思考:对于气体,是否其它比热的定义?五、四种典型过程中的热力学第一定律1、等容过程02V i NR T Nc T ∆=+∆ 可得:2V i c R = 2、等压过程2p i NR T p V Nc T ∆=-∆+∆ 即:2p i N R T NR T Nc T ∆=-∆+∆ 可得:2p i c R R =+。