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第5章 热力学基础 8h

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第五章化学热力学基础

第五章化学热力学基础

状态 （II）
U1
U2
U2 = U1 + Q + W
热力学第一定律数学表达式：
ΔU = U2 – U1 = Q + W （封闭体系） ●热力学第一定律： 能量具有不同的形式， 它们之间可以相互转化和传递，而且在转化 和传递过程中，能量的总值不变。
8
● Q与W的正负号：
体系从环境吸热，Q取＋；体系向环境放热，Q取－ 环境对体系做功，W取＋；体系对环境做功，W取－
第五章 化学热力学基础
•热力学：研究体系状态变化时能量相互转换规律的科 学。 其基础是 热力学第一定律 （主要基础）
热力学第二定律 热力学第三定律 •化学热力学：将热力学原理和方法用于研究化学现象 以及与化学有关的物理现象。 •主要研究内容 化学反应进行的方向 化学反应进行的限度 化学反应的热效应
1
MnO(s) + CO(g) = Mn(s) + CO2(g)的反应热rHm。
解：
(1) Mn(s) + 1/2 O2(g) = MnO(s) rH1 = fHm(MnO)
(2) C(s) + 1/2 O2(g) = CO(g) rH2 = fHm(CO)
(3) C(s) + O2(g) = CO2(g)
§5.1 热力学第一定律
一、基本概念与术语
1、体系与环境
• 体系（系统）：被划分出来作为研究对象的那 部分物质或空间。
• 环境：体系之外并与体系密切相关的其余部分。 体系可分为：• 敞开体系——体系与源自境之间既有物质交换又 有能量交换；
• 封闭体系——体系与环境之间没有物质交换只 有能量交换；
• 孤立体系——体系与环境之间既没有物质交换 也没有能量交换。

(完整版)第5章大气热力学

(完整版)第5章大气热力学
2020/8/18
2 大气中的干绝热过程
气块概念和基本假定 大气中的干绝热过程
干绝热减温率 位温
干绝热上升时露点变化和抬升凝结高度
2 .1 气块的概念和基本假定
气块或空气微团是指宏观上足够小而微观上含有大量分子 的空气团，其内部可包含水汽、液态水或固态水。 气块（微团）模型就是从大气中取一体积微小的空气块 （或空气微团），作为对实际空气块的近似。
2020/8/18
δQ= Cν dT+pdν
其中Cv是定容比热，v是比容 这是热力学第一定律在气象上的应用形式之一，也 称为热流量方程。
2020/8/18
δQ= cν dT+pdν
ν=RT/p
pdν+νdp=RdT
δQ=（cν +R）dT-vdp
δQ=（cν +R）dT- RTdp/p
在等压情况下，dp=0
距离（常取100米）温度下降（或升高）的数值。
Q Ldqs
c pv dT
RT
dp p
Q
dp dpe g dz
p pe
Rd Te
c pd dT
T Te
gdz
Ldqs
c pv dT
RT
dp p
Ldqs
取c pv c pd
T 1 Te
s
dT dz
g c pd
L c pd
dqs dz
123(T0
Td 0 )(m)
即 Zc≈123（T0-Td0）米
(T0-Td0):地面的温度露点差； 即估算抬升凝结高度Zc是从T0按干绝热上升，与从 Td0按等饱和比湿线上升，两线的交点。 有时误差很大
2020/8/18
3 饱和湿空气的绝热过程

第五章.化学热力学基础

第五章.化学热力学基础

5-2 基本概念
5-2-1、 体系和环境 、
体系 我们研究的对象，称为体系。 环境 体系以外的其它部分，称为环境。 例如，我们研究杯子中的水，则水是体系。 水 面上的空气，杯子皆为环境。当然，桌子，房 屋，地球，太阳等也都是环境。但我们着眼于和体 系密切相关的环境，即水面上பைடு நூலகம்空气和杯子等。
又如，若以 N2 和 O2 混合气体中的 O2 作为体系，则 N2 是环境，容器也是环境。 界面 体系和环境之间有时有明确的界面，如水 体系和环境之间有时有明确的界面， 和杯子；有时又无明确的界面，如 N2 和 O2 之 和杯子；有时又无明确的界面， 间。此时，可以设计一个假想的界面，从分体积 此时，可以设计一个假想的界面， 的概念出发， 以内是体系，以外是环境。 的概念出发，认为 VO 以内是体系，以外是环境。 体系和环境放在一起，在热力学上称为宇宙。 宇宙 体系和环境放在一起，在热力学上称为宇宙。
生成热 （1）生成热的定义：某温度下, 由处于标准态的各种 元素的指定单质, 生成标准态的 1 mol 某物质时的热效 应, 叫做该物质的标准摩尔生成热。 简称标准生成热 (或生成热)， 用符号∆fHmθ表示。处于标准状态下的各 元素的最稳定单质的∆fHmθ=0。 （2）标准状态：固体或液体纯相，其标准状态是Xi=1 （摩尔分数）；溶液中的物质A，其标准状态是 mA=1mol·kg-1；气相物质，其标准状态是 pi=1.013×105Pa。 （3）标准生成热的应用 ∆rHmθ=Σνi∆fHmθ（生成物） -Σνi∆fHmθ（反应物）
第5章 章 化学热力学基础
主要内容
1 热力学术语和基本概念 2 热化学 3 焓和焓变 4 熵和熵变 5 自由能——反应自发性的判据
重难点: 重难点 熵变、焓变、自由能、反应自发性判据

第5章 热力学第一定律 第五节 热容(heat capacity)

第5章 热力学第一定律 第五节 热容(heat capacity)

4． 掌握热容的概念，明确不同条件下Cp与CV的关系；能计算理 想气体在定温、定压、定容和绝热过程中的Q、W、U和H。
5． 理解fHmθ、cHmθ和rHmθ的概念；能应用热力学基础数据计
算202相3/2变/19 和化学变化过程的H。
1
第五节 热容(heat capacity)
●基本概念
——显热(apparent heat) 仅因系统温度改变与环境交换的热（单纯 p-V-T变化）。例，固定压力下，将水从25℃升温至90℃所需的热
——相变热（潜热(latent heat) 一定温度、压力下系统发生相变化 时与环境交换的热。例：水在100℃、101.325kPa压力下变成100℃、 101.325kPa的水蒸气时所吸的热
——化学反应热 在定压或定容下系统内发生化学反应时与环境交 换的热
2023/2/19
2
一、热容的定义
●热容
——凝聚态系统 （l or s）(V/T)p 0 ， Cp CV
2023/2/19
6
作业 P122 4（思考题），6，8，9
2004年5月13日37－39到此止
2023/2/19
7
C Q Q 不严谨；严谨：C lim Q Q
T2 T1 T
T 0 T dT
单位：J·K-1
●摩尔热容 Cm J ·mol-1 ·K-1
●影响热容的因素 物种，变温条件（定压，定容），聚集状
态，温度
●定压摩尔热容
Cp
Hale Waihona Puke Q pdTp
H T
p
●定容摩尔热容
CV
QV
dT
U V T V
在定压下以dT除二边
(U/T)p= (U/T)V +(U/V)T (V/T)p

无机化学-第五章-化学热力学基础

无机化学-第五章-化学热力学基础
热力学数据表中给的一般是298K时的生成自由能 (fG)其单位是kJ·mol-1。
注:①G为广度性质,与参与过程的物质的量成正 比。
②逆过程G与正过程的G数值相等，符号相反。 等于各③反如应果一G个之反总应和是。多个反应的和，总反应的rG
化学热力学的四个重要状态函数
判断一个反应进行的方向时，如果： rG<0反应自发进行 rG>0反应不自发进行 rG=0平衡状态 当rG<0时(产物的G<反应物的G)该反应就自动 向生成产物的方向进行，在反应中反应物不断减 小而产物不断增加，G为广度性质，当G反应物=G产 物即rG=0时反应就不再朝一个方向进行了，这就 是化学反应的限度，即化学平衡。
状态函数。
化学热力学的四个重要状态函数
二、焓(H) 设一封闭体系在变化中只做体积功，不做其它功， 则U=Q+W中W代表体积功：-pV(N/m2×m3)
W=Fl=pSl=-pV
V=V2-V1 若体系变化是恒容过程(体积不变)，即没有体积功 则W=0，U=Qv Qv为恒容过程的热量，此式表示在不做体积功的 条件下体系在恒容过程中所吸收的热量全部用来增 加体系的内能。
我们可以从体系和环境间的热量传递来恒量体系 内部焓的变化。
如果化学反应的H为正值，表示体系从环境吸收 热能，称此反应为吸热反应。即：
∑H反应物<∑H生成物 ∑H(生成物－反应物)>0 如果化学反应的H为负值，则表示体系放热给环 境，称此反应为放热反应。即：
∑H反应物>∑H生成物 ∑H(生成物－反应物)<0
rG=-RTlnKa
此式只表示在等温下，rG与K平衡在数值上的关 系。
∴rG=-RTlnKa+RTlnJa
=RTln(Ja/Ka)

工程热力学第5章习题答案

工程热力学第5章习题答案

第5章 热力学第二定律5-1 当某一夏日室温为30℃时，冰箱冷藏室要维持在-20℃。

冷藏室和周围环境有温差，因此有热量导入，为了使冷藏室内温度维持在-20℃，需要以1350J/s 的速度从中取走热量。

冰箱最大的制冷系数是多少？供给冰箱的最小功率是多少？ 解： 制冷系数：22253 5.0650Q T W T T ε====−5-4 有一卡诺机工作于500℃和30℃的两个热源之间，该卡诺热机每分钟从高温热源V吸收1000kJ ，求：（1）卡诺机的热效率；（2）卡诺机的功率（kW ）。

解：1211500304700.608273500733T T W Q T η−−=====+110000.60810.1360W Q η=⋅=×= kw5-5 利用一逆向卡诺机作热泵来给房间供暖，室外温度（即低温热源）为-5℃，为使室内（即高温热源）经常保持20℃，每小时需供给30000kJ 热量，试求：（1）逆向卡110000100006894.413105.59C W Q =−=−=kJ热泵侧：'C10C C Q W T T T =− '103333105.5922981.3745C C C T Q W T T =⋅=×=− 暖气得到的热量：'1C16894.4122981.3729875.78C Q Q Q =+=+=总kJ5-7 有人声称设计出了一热机，工作于T 1=400K 和T 2=250K 之间，当工质从高温热源吸收了104750kJ 热量，对外作功20kW.h ，这种热机可能吗？解： max 12114002501500.375400400C W T T Q T η−−===== max 11047500.37510.913600C W Q η×=⋅==kW h ⋅＜20kW h ⋅∴ 这种热机不可能5-8 有一台换热器，热水由200℃降温到120℃，流量15kg/s ；冷水进口温度35℃，11p 烟气熵变为：22111213731.46 6.41800T T p p n n T T Q T dTS c m c mL L T T T∆====××=−∫∫kJ /K 热机熵变为02．环境熵变为：图5-13 习题5-92210Q S S T ∆==−∆ ∴201()293 6.411877.98Q T S =⋅−∆=×=kJ 3.热机输出的最大功为：0123586.81877.981708.8W Q Q =−=−=kJ5-10 将100kg 、15℃的水与200kg 、60℃的水在绝热容器中混合，假定容器内壁与水之间也是绝热的，求混合后水的温度以及系统的熵变。

无机化学(人卫版)第五章化学热力学基础


CO 2 (g)
mol △ rHm (2) = -282.98kJ· -1 计算298.15K下，下列反应的反应热：
1 O2 (g) C(s) 2
CO(g) △ rHm (3)
解法一： （利用 △ rHm (1) 由始态 CO2 g 到终态 途径1 的不同 途径）
2
解：利用Hess定律 △ rHm (3) C(s) O (g )
B —物质B的化学计量数
B为物质B的化学计量数，其量纲为一，反应物的
化学计量数为负值，而生成物的化学计量数为正值。
νA=-a， νB=-b， νY=y， νZ=z 。
例： 反应 1/2N2 + 3/2H2 = NH3 化学计量数 B分别为：
(NH3) = 1 ，(N2)= 1/2， (H2) = -3/2
mol △ rHm (298.15K) = -571.66kJ· -1
△ • 化学计量数不同时， rHm 不同。 1 H2(g)+ O2(g) H2O(g) 2 mol △ rHm (298.15K) = -241.82kJ· -1
2.3.3 盖斯（Hess）定律 △ rHm 始态 终态
△ rHm,1 △ rHm,2
结论： aA + bB → yY + zZ
rHm(T)
=Σν B fHm(生成物) +Σ νBfHm(反应物)
= Σν B fHm(B)
§2.4 热力学第二定律
2.4.1 化学反应的自发性
•水从高处流向低处； •热从高温物体传向低温物体；
•铁在潮湿的空气中锈蚀；
•锌置换硫酸铜溶液反应： Zn(s)+Cu2+(aq)
解： 该反应在恒温恒压下进行，所以

化工热力学-第5章混合物热力学


5.1 变组成系统的热力学关系
对于单相纯物质组成体系，热力学性质间的关系式：
对1mol H = U + pV A = U -TS G = H -TS = U + pV - TS
n mol nH= nU + p(nV) nA= nU - T(nS)
nG= nH -T(nS)= nU + p(nV)-T(nS)
结论
1. 真实混合物的广度性质不能用纯物质的摩尔性质 加和来简单地表示，并且其广度性质和T，p，组 成均有关系。即：
∑ Mt = (nM ) ≠ ni Mi i
2. 纯物质的摩尔性质不能代表该物质对于真实混合 物该性质的贡献。
需要引入一个新的性质，该性质能反映该物质对于混合物 某性质的贡献，以此性质来代替摩尔性质，该性质记为偏 摩尔性质（Partial Molar Property），记为：M i
3. 对于纯物质：Mi = Mi 4. 任何偏摩尔性质都是T，p和组成的函数，即：
Mi = f (T , p, xi )
∑ ∑ nM = ni Mi , M = xi Mi
i
i
Mi 定义的是混合物的性质在各组分间如何分配
偏摩尔性质物理意义通过实验来理解，如： 在一个无限大的颈部有刻度的容量瓶中，盛入大
dni
( ) 定义：
∂ nM
Mi =
∂ni
T , p,nj≠i
Mi
注意：
1. 偏摩尔量的物理意义是：在T，p，及其他组元量nj 不变的情况下，向无限多的混合物中加入1mol组分i 所引起的混合物广度热力学性质的变化。其三要素 为：恒温恒压、广度性质、随组分i摩尔数的变化率。
2. 只有广度性质才有偏摩尔量，但偏摩尔量是一个强 度性质；

第5章 热力学第一定律

功与过程（路径）有关，它是过程量，不是状态量。
[例题] 在定压下，气体体积从V1 变被压缩到V2 （1）设过程为 准静态过程，试计算外界对系统所做的功。（2）若为非静态过
程结果如何？
[解]
（1）
A
V2 V1
pdV
p
V2 dV
V1
p(V2
V1 )
A 外界对系统做正功
（2）
A V2 pdV V1
在一定的过程中，系统改变单位温度时吸收或放出的热量叫做 系统的热容。
质量为m的系统，热容的定义
Q C lim
T 0 T
•常用的也是基本的有体积不变的等体过程和压强不变的等压过程
等容（定容）热容
等容过程，外界对系统所做的功为零。由热力学第一定律可知
(Q)V U U U (T ,V )
CV
lim (Q)V T 0 T
S1
V1
p1
p1 T1
l1
S1
p1
S2 p2
V2 p2 T2
l2
S2 p2
做功 吸热
A AL AR p1S1l1 p2S2l2 p1V1 p2V2
Q0
U 2 U1 p1V1 p2V2 即: U1 p1V1 U 2 p2V2
即H1 H 2
绝热节流过程前后的焓不变
引入焦汤系数描述
U U (T )
CV
(
U T
)V
dU dT
dU CV dT
CV CV ,m ,
CV ,m
dU m dT
U U0
T T0
CV
dT
dU CV ,mdT
T
U U0 T0 CV ,mdT
H U pV U (T ) vRT

第5章 热力学循环-热力学第二定律


• 即
Δ St = Δ Ssys +Δ ssur
（ Δ Ssys +Δ ssur ≥ 0 ） 热力学第二定律各种表述方式都内含共同的实质，即 有关热现象的各种实际宏观过程都是不可逆的。克劳修斯 的说法指出了热传导过程的不可逆性，开尔文的说法则指
出了功转化为功这一过程的不可逆性。
• 几个辅助的概念 • 热源——是一个具有很大热容量的物系。它既可作为取出热量 的能源，又可以作为投入热量的热阱，并且向它放热或取热时 温度不变，因此热源里进行的过程可视为可逆过程。地球周围 的大气与天然水源在许多工程应用问路中部可以视为热源。 • 功源——是一种可以作出功或接受功的装置，例如可以是一个
不可少的。 • 三、化学平衡状态计算。它是研究化学反应动力学以及设 计反应器和操作分析计算的前提。
5.1.热力学第二定律
• 热力学第二定律常用的三种表述： • (1)有关热流方向的表述．常用的是1850年克劳修斯的 说法：热不可能自动地从低温物体传给高温物体。
•
(2)有关循环过程的表述，常用的是1851年开尔文的说
（2）熵产
• 总之，有如下三种情况： • Δ Sg > 0 为不可逆过程； • Δ Sg = 0 为可逆过程； • Δ Sg < 0 为不可能过程。
（3）封闭体系的熵平衡式
•
dSsys
Q
T
dSg
搞清熵变dSsys、熵流dSf和熵产dSg这三个不同的 概念是非常必要的。 • 积分式为
Ssys
dS热源
Qsur
Tsur
Qsys Tsur
（B）
• 式中δQsur是热源与体系所交换的热；δSsys是体系与
热源所交换的热。 • 它们正好相差一个负号。Tsur是外界环境热源的温度。
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Q2
b
T1
c T2
V1 V4
V2
V3 V
卡诺制冷系数是各种制冷机中制冷系数的最大值。
注意： 热机效率和制冷机制冷系数四个公式比较
这两个公式适用于任何循环过程的计算
T2 c 1 T1
这两个公式只适用于卡诺循环过程的计算
Q1=3.34×104J，作功后向低温热源(T2=300K)放出热量 Q2=2.09×104J .（1）问它的效率是多少？它是不是卡诺机？ （2）如果尽可能地提高了热机的效率，问每秒从高温热源吸热 3.34×104J，则每秒最多能作多少功？ 4 Q 2.09 × 10 解： (1) 1 =37% 2 =1 = 4 Q 3.34×10 1 T 300 卡= 1 2 = 1 =50% T 600 1 (2) W= 卡 Q =0.5×3.34×104
在整个循环过程中 工质从外界吸收热量的总和为
Q1 , 放给外界的热量总和为Q2
热机效率 W 净功为循环过程曲线所包围的面积。
3.逆循环---制冷机:
制冷机：获得低温的装臵。 工质把从低温热源吸收的热量和外 界对它所作的功以热量的形式传给高温 热源.
外界对工质 所作的净功 从低温热源吸收的热量
致冷系数
面积。
比较 a , b过程可知，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 与过程的路径有关。 ——功是过程量
准静态过程中热量的计算
热量:在热传递过程中,系统吸收或放出能量的多少.所以，热 量是系统与外界热能转换的量度。热量是过程量
（1)用摩尔热容法计算热量
Cm (摩尔热容)：1mol物质温度变化1K时与外界交换的热量 所以，摩尔热容Cm也是过程量，可正可负。
规定 W>0, 系统对外作正功；W<0,系统对外作负功，
E>0,系统内能增加，E<0,系统内能减少。
对无限小过程:
对于准静态过程，如果系统对外作功是通过体积的变化 来实现的，则
显然，热力学第一定律实际上是包含热现象在内的能量转化 和守恒定律 因此，要制造出第一类永动机是不可能的----热力学第一定律 另一表述。 (能对外不断自动作功而不需要消耗任何燃料、也不需要提供 其他能量的机器-----第一类永动机) 热力学第一定律的普遍形式适用范围： 与过程是否准静态无关。即准静态过程和非静态过程均适用。 但为便于实际计算，要求初终态为平衡态。
bc过程:从图知有斜率k=v/T
(2)p-v图如右图示.
其体积与温度成正比。 (3)是逆循环. bc为等压降温过程,放热
ca为等温膨胀过程,吸热
(4)该循环作的功不等于直角三角形面积，因为 直角三角形不是在p-v图中的图形． (5)因为是逆循环,所以对应的是制冷系 数。系统从低温热源中吸热为Q2 ， 则有：
b
V
解：ab过程方程为
设该过程的摩尔热容量为Cm，
二
循环过程
1、循环过程的特点
物质系统经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程 叫循环过程，简称循环。 循环工作的物质称为工作物质，简称工质。 循环过程的特点：E=0 若循环的每一阶段都是准静态过程，则此循环可用 p-V 图上的一条闭合曲线表示。 箭头表示过程进行的方向。 工质在整个循环过程中对外作 的净功等于曲线所包围的面积。 d p a b c
②卡诺制冷机 :
逆向卡诺循环反映了制冷机的工作原理，其能流图如图所示。 工质把从低温热源吸收的热量Q2和外界对它所作的功W以热 量的形式传给高温热源Q1
高温热源T1
p
a
Q1
工质
d 0
低温热源T2
W
Q2
b
T1 c T2 V3 V
V1 V 4
V2
卡诺制冷系数
p
a
Q1
W d 0
以理想气体为工质的卡诺 制冷循环的制冷系数为：
3. 气体绝热地向真空自由膨胀，其温度是升高、降低还是不变? 为什么？
对于理想气体温度不变，但对于真实气体温度就会降低。因为实际气体中存在分子间 作用力，绝热膨胀时引力做负功，分子间势能增大，内能=势能+动能，势能增大， 动能减少，所以表现为宏观温度降低。
例1:1mol单原子理想气体,由状态 p a(p1,V1)先等压加热至体积增大一倍， 2p1 再等容加热至压力增大一倍， 最后再经绝热膨胀，使其温度降 p1 至初始温度。如图，试求： （1）状态d的体积Vd； （2）整个过程对外所作的功; o （3）整个过程吸收的热量。
c
a
b d
V
V1 2V1
解：（1）根据题意 a—d 等温过程 c –d 绝热过程
p
联立（两式相除）解之得：
2p1
c
p1
（2）先求各分过程的功
a
b
d
o
V1 2V1
V
请问还有其他方法计算总功吗？
（3）计算整个过程吸收的总热量有两种方法 p 方法一：根据整个过程吸收的总 c 热量等于各分过程吸收的热量。 2p
定容摩尔热容； 在等容和等压过程中的摩尔热容： 定压摩尔热容。
① 定容摩尔热容
② 定压摩尔热容
(2) 利用热力学第一定律计算热量
三、热力学第一定律
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，则由能量守恒定律有：
热力学第一定律 的普遍形式
物理意义: 外界对系统传递的热量,一部分是使系统的内 能增加,另一部分是用于系统对外作功. Q>0，系统吸收热量；Q<0,系统放出热量，
例3 1mol氧气作如图所示的循环.求循环效率. 解: 该过程是一般循环过程，有
p
a
Qab Qca
b
p0
0
等 温
c
Qbc
V0
2V 0 V
例4.一循环过程如右图所示，试指出： (1)各是什么过程； (2)画出对应的(p-V)图； (3)该循环是否是正循环? (4)该循环作的功是否等于直角三角形面积? (5)用图中的热量表述其热机效率或致冷系数． 解：(1) ab 是等容升温过程,吸热
绝热系数:
p1 3. 等温过程
p
.I
II
V1
T=恒量，dT=0，E=0。
p2
.
O
V2 V
4. 绝热过程 系统不与外界交换热量的过程。 由第一定律的表达式
由于:
(绝热过程的泊松方程） 将状态方程pV=mRT代入泊松方程可推得:
绝热过程方程
绝热方程只适用于快，非准静态过程）不满足绝热方程!
高温热源T1
p
绝 热 线 W
a
Q1
Q1 工质
b
d
0
Q2
T1 c T2 V3 V
Q2
低温热源T2
V1 V4
V2
我们讨论以理想气体为工质的卡诺正循环。 由4个准静态过程（两个等温、两个绝热）组成。 a b：与温度为T1的高温热 源接触，T1不变， 体积由 V1膨胀到V2，从热源吸收热 量为:
p
a
b b c：绝热膨胀， 体积由V2变到V3， 吸热为零。 d 0 V1 V4 V2
Q2 Q吸 Qca Qab ;
Q1 Q放 Qbc
Qab Qca Qbc （Qab Qca）
4、卡诺循环
1824 年卡诺（法国工程师）提出了一个能体现热机循环基本特 征的理想循环。后人称之为卡诺循环。由两个等温过程和两个 绝热过程所组成的循环----卡诺循环。
①卡诺热机
二定律则是讨论的是热、功转换的方向和条件的问题。
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本 章 基 本 要 求
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掌握功和热量、内能、内能变化等概念，理解平衡 过程 理解准静态过程的定义 掌握热力学第一定律并能熟练地分析和计算理想气体 在四个基本过程中的功、热量和内能的改变等 掌握循环过程和卡诺循环的概念，并能熟练地分析和 计算热机效率和制冷机制冷系数
绝热线与等温线比较 等温
等温线 绝热线
绝热
绝热线比等温线更陡。
膨胀相同的体积绝热比等温压强下降得快
思考题：
1、对于同一种气体，为什么摩尔热容可以有无穷多个？ 在什么情 况下气体的摩尔热容是正值？什么情况下 摩尔热容是负值？
因为Cm是过程量。而系统从一个状态到另一个状态所经历的热力学过程可以有无穷多 个，而每个过程吸收的热量与过程有关，所以…，另见沈仲达:摩尔热容的确切定义
5-2
热力学第一定律对理想气体的应用
一、四个基本过程
p
1.等容过程
V=恒量，dV=0，dW=pdV=0，
b T2
0
a T1 V
则摩尔定容热容为:
p
2. 等压过程 p=恒量
1
O V1
2
V2 V
内能
功
-----摩尔定压热容 式中： C p,m
比较上式有：
迈耶公式
与等容过程相比, 在等压过程中，1mol理想气体 温度升高1K要多吸收R（8.31J）的热量，用来转换 膨胀时对外做的功。
为非平衡态的过程。
p－V图上，一点代表一个平衡
态;一条连续曲线代表一个准静 态过程。 这条曲线的方程称为过程方程，(准静 态过程是一种理想的极限)
注意：如中间态为非平衡态通常不能用状态参量来描述。
二. 内能、功和热量
热力学系统的内能：
所有分子热运动的动能（区别于机械运动动能）和分子
间势能的总和， 系统的内能是状态量,是热力学系统状态的单值函数。 内能的改变只决定于初、末状态而与所经历的过程无关。 理想气体内能为： 即:理想气体内能,只是温度的单值函数；
T1
c T2 V3 V
cd：与温度为T2的低温热源接触,T2不变， 体积由V3压缩到V4，从热源放热为: p a