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第五章-热力学第一定律

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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。

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

第五章 热力学第一定律、第二定律

第五章 热力学第一定律、第二定律

Q=A
V2 p1 = p1V1 ln = p 2V 2 ln V1 p2
吸热全部用于对外做功
3） 摩尔热容 ）
由
Q = A:
M
V2 CT ∆T = RT ln µ µ V1
M
∆T = 0
4. 绝热过程
CT = ∞
绝热材料 如气体自由膨胀） 快速进行 （如气体自由膨胀）
特点： dQ=0 特点：
1） 过程方程 ） 热力学第一定律 条件
驰豫时间 < 10 −4 s
3. 相平面
相图 相空间
相平面、 以状态参量为坐标变量 —— 相平面、 平衡态——对应相图中的点 对应相图中的点 平衡态 平衡过程——对应相图中的线 对应相图中的线 平衡过程 例： 等温、等压、 等温、等压、等体过程的相图
三、系统内能 热力学主要研究系统能量转换规律 1.系统内能 E 系统内能 广义： 广义： 系统内所有粒子各种能量总和 平动、转动、振动能量、化学能、原子能、核能... 平动、转动、振动能量、化学能、原子能、核能 不包括系统整体机械能 狭义： 狭义：所有分子热运动能量和分子间相互作用势能 例：实际气体 理想气体
dQ=dE+pdV
M i dQ = RdT + pdV µ 2
2. 物理意义： 物理意义： 涉及热运动和机械运动的能量转换及守恒定律。 涉及热运动和机械运动的能量转换及守恒定律。 3.又一表述： 3.又一表述： 又一表述 第一类永动机是不可能制成的 第一类永动机：系统不断经历状态变化后回到初态， 第一类永动机：系统不断经历状态变化后回到初态， 不消耗内能，不从外界吸热， 不消耗内能，不从外界吸热，只对外做功 即：
v r dA = F ⋅ dl = psdl = pdV

热力学第一定律

热力学第一定律

3. 表面张力的功
dA = 2 ldx = dS
4. 可逆电池电荷移动的功
dA = dq
5. 广义功
dA = Y1dy1 Y2dy2 Yn dyn
期中考试习题解答
1. 在较高的范围内大气温度随高度h的变化可近似地取下述线 性关系 T = T0 h ， 期中 T 为地面温度， 为一常量。
Aa = U 2 U1
Aa
U1 表示系统在平衡态1的内能
U 2 表示系统在平衡态2的内能
（5.7）
表示绝热功，及系统从平衡态1到平衡态2的任一绝热过程中外界对系统所做的功。 由平衡态状态参量单值确定，为态函数。
（5.7）式可以看出，根据系统从一个态过渡到另一个态时所消耗的绝热功，可以确定 这两个态的内能差。但并不能把任一态的内能完全确定，和力学中重力势能的参考点的 选择情况一样。
由归一化条件 0

3a
2a
Nf (v)
a
O
v0
2v0 3v0 4v0
5v0
v
Nf (v)dv = N 5v0
可得：

v0
0
2 v0 3v0 4 v0 5 v0 a a vdv 2adv 3adv 2adv (v 5v0 )dv = N v 2 v 3 v 4 v 0 0 0 0 v v0 0
摩擦功：
dＡ= f dl
电功： dＡ = IUdt = Udq
2. 准静态过程中功的计算：
微小过程气体对外作的元功：
p
pe
dA = pe Sdl = pe dV
准静态过程，且没有摩擦阻时，
P 1 Ａ
dA = pdV
对有限过程，体积V1V2，则 气体对外作的功为

第五章 热力学第一定律

第五章 热力学第一定律

注意是绝热过程有Q=0
由热力学第一定律可得出
U2 U1 p1V1 p2V2
或者 U1 p1V1 U2 p2V2
即 H1 H2
所以气体经绝热节流过程后焓不变。
3.节流膨胀后气体温度的变化
节流膨胀后压强降低，温度改变。 为定量描述这种变化，定义焦汤系数α：
lim
p0
T p
H
T p
dA pdV
在一个有限小的准静态过程中，系统的 体积由V1变为V2，外界对系统所做的总功 为
A V2 pdV V1
上式适用于任意形状容器（p.132习题 11的结论）。
三.P-V图上体积膨胀功的表示
画斜线的小长方形面积=负的元功 曲线p1 p2下的总面积=－A
体积膨胀功不是系统状态的特征 而是过程的特征
奠基人：迈耶、焦耳、赫姆霍兹。 焦耳是通过大量的定量实验去精确测定热功 当量，从而证明能量守恒定律。 迈耶从哲学思辩方面阐述能量守恒概念。 赫姆霍兹认证了在各种运动中的能量是守 恒的，第一次以数学的方式提出了定律。
还有他们的贡献：
18世纪初纽可门发明了蒸汽机。后由瓦特做 了重大改进。
1800年伏打化学电池的发明。
深度分析：
1、内能是一种宏观热力学的观点，不考虑微观 的本质。
2、内能是一个相对量。 3、热学中的内能不包括物体整体运动的机械能。
4、内能概念可以推广到非平衡态系统。 5、有些书上提到的热能实质上是指物体的内能。
20
三、热力学第一定律的表达式
考虑系统与外界间的作用有做功与传 热两种方式
设经某一过程系统由平衡态1→平衡态2 此过程中外界对系统做功为A，系统从外界吸收 热量为Q，由此引起的内能增量为
早期最著名的一个永动机设计方案，是十三世纪的法国 人亨内考(Villard de Honnecourt)设计的。如下图(左)所示。

热力学-5.热力学第一定律

热力学-5.热力学第一定律

§4 热容 焓
一、 热容
热容 比热容
摩尔热容
热容是过程量，式中的下标 x 表示具体的过程。
二、 焓
对于某封闭系统在非体积功为零的条件下热力学第一 定律可写成：
dU Q pedV
对于定容过程，体积功为零，上式可写成：
Q dU
或
QV U （W，=0,恒容）
式中QV为定容过程的热效应。
c
E 可
Zn 逆 电 池
CuSO4
ZnSO4
4、功的一般表达式
dWi Yidxi
• x是广义坐标，它是广延量，广延量的特征是：若系 统在相同情况下质量扩大一倍，则广延量也扩大一 倍。
• Y是广义力，它是强度量，强度量的特征是：当系统 在相同情况下质量扩大一倍时，强度量不变。
不同形式功的计算表达式小结：
V2 V1
系
V2 RT dV nRT ln V2
V V1
V1
6
24 V∕m3
W e,膨＝33.27 (atm ·m3) W e,压＝-33.27 (atm ·m3)
W e,总＝0 (atm ·m3)
完成次数 一次完成
W e,膨 (atm · m3)
18
W e,压
W e,总
(atm ·m3) (atm ·m3)
（3）按过程中经历的各个状态的性质分类:
准静态过程：初态、每个中间态、终态都可近 似地看成是平衡态的过程。
非静态过程：只要有一个状态不是平衡态，整 个过程就是非静态过程。
理想气体自由膨胀过程是一个非静态过程。
气体自由膨胀过程
初态
真空
末 态
膨胀
实际过程是非准静态过程，但只要过程进行的 时间远大于系统的弛豫时间，均可看作准静态过程。 如：实际汽缸的压缩过程可看作准静态过程。

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

第五章 热力学第一定律


Cp,mCV,mR
摩尔定容热容
CV ,m
i 2
R
摩尔定压热容
Cp,m
i
2R 2
比热容比γ
Cp,m i 2
CV,m
i
§7. 热力学第一定律对理想气体的应用 A、Q、U 的计算
待求量
方法
A
Q
ΔU
间接法 UAQ UAQ UAQ
直接法
A V2 pdV V1
QC m(T2T1)
U2i R(T2T1)
（2）外界对系统传递热量
机理：传递热量是通过系统与外界边界处分子之间 的碰撞来完成的，是系统外物体分子无规则热运动 与系统内分子无规则热运动之间交换能量的过程。
2、热力学第一定律的数学表述
U2U 1QA
对于无限小过程
dUdQ dA
热力学第一定律是反映热现象中能量转化与守恒的定律
三、热力学第一定律的讨论
由于在热传导过程中,固体温度处 处不同，它不满足热学平衡条件 ， 经过的每一个中间状态都不是平 衡态，该过程不是准静态过程。
温度T1固体 T2温度恒温热源
➢ 要使物体温度从T1变为 T2 的过程是准静态的，应要求任一 瞬时，物体中各部分间温度差ΔT 均在非常小范围之内。
➢ 例如可采用一系列温度彼此相差ΔT 的恒温热源，这些热源 的温度从T1逐步增加到T2 ,使物体依次与一系列热源接触。
§6. 气体的内能 焦耳－汤姆孙实验 一、焦耳实验
绝热自由膨胀过程 (A=0，Q=0)
U 1(T 1,V 1)U 2(T 2,V 2)常量
理想气体内能仅是温度的函数，与体积无关。 ——焦耳定律(Joule law)
理想气体宏观特性： 1）满足pV=νRT关系； 2）满足道耳顿分压定律； 3）满足阿伏加德罗定律； 4）满足焦耳定律U=U(T)。

第五章热力学第一定律

第五章 热力学第一定律５-1 ０．０２０kg 的氦气温度由１７℃升为２７℃，若在升温过程中：（１） 体积保持不变；（２）压强保持不变；（３）不与外界交换热量，试分别求出气 体内能的改变，吸收的热量，外界对气体所作的功，设氦气可看作理想气体，且Ｃv ＝R 23． 解：理想气体内能是温度的单值函数，三过程中气体温度的改变相同，所以内能的改变也相同，为：ΔＵ＝)(12T T C M V -μ＝)(12t t C M V -μ ＝J 25.623)1727(31.823420=-⨯⨯ 热量和功因过程而异，分别求之如下：(1)等容过程：Ｖ＝常量 Ａ＝０由热力学第一定律，Ｑ＝ΔＵ(2)等压过程 Ｑ＝)(12T T C MP -μ＝１０３８．７５Ｊ由热力学第一定律， Ａ＝ΔＵ-Q=623.25-1038.75=-415.5J负号表示气体对外作功。

(3)绝热过程Q=0由热力学第一定律A=ΔU5-2 分别通过下列过程把标准状态下的0.014kg 氮气压缩为原体积的一半:(1)等温过程；（２）绝热过程；（３）等压过程，试分别求出在这些过程中气体内能的改变，传递的热量和外界对气体所作的功，设氮气可看作理想气体．且Ｃｖ＝R 25 解：把上述三过程分别表示在Ｐ－Ｖ图上；（１）等温过程，理想气体内能是温度的单值函数，过程中温度不变，故：ΔU ＝０Ａ＝121lnV V RT ν-＝211ln V V RT M μ ＝2ln 27331.82814⨯⨯⨯＝７８６Ｊ 由热一：Ｑ＝－Ａ＝－７８６Ｊ 负号表示系统向外界放热（２）绝热过程 Ｑ＝０ 由Ｔ１V 2r-1=T 2V 2γ-1 或T 2=T 1(V 1/V 2)γ-1 得△U= J V V C M T T C Mv V V 906)2(27331.8252814]1)[()(14.112112=⨯⨯⨯=-=---μμ 由热力学第一定律A=ΔU另外,也可由A=)(111122V p V p --γ 及p １V 1γ=p ２V 2γ 先求得A (３)等压过程,有 V １/T １=V ２/T ３ 或T ２=T ２*V ２/V １=T １/2而 C ｐ=C ｖ+R=5R/2+R=7R/2所以Q=11221)(T C M T T C MP P ⨯-=-μμ =2732131.8272814⨯⨯⨯⨯-=-1985J ΔU=11221)(T C M T T C M V V ⨯-=-μμ=-1418J 由热力学第一定律A=ΔU-Q=-1418-(-1985)=567JA 也可由A=-p 1（V 2-V 1）求之另外,由计算结果可见,等压压缩过程,外界作功,系统放热,内能减小,数量关系为，系统放的热等于其内能的减少和外界作的功.５－３ 在标准状态下的0.016㎏的氧气,分别经过下列过程从外界吸收了80cal 热量。

第五章化学热力学初步


=
-393.5
kJ/mol
1
(2) CO(g) + 2
O2(g) = CO2(g)
H2= -283.0 kJ/mol
(3) C(石墨) + 1
2
O2(g) = CO(g)
H 3= ?
反应 (3) = 反应(1) – 反应(2)
H
3
= H1
–
H
2
=
-110.5
kJ/mol
无机化学
2、标准生成焓
在标态和 T(K) 条件下，由稳定态单质生成 1mol 化合物（或不稳定态单质或其它物质）时 的焓变叫做该物质在T(K) 时的标准生成焓。记 作 fHm (T)
G(T)
G(T) = H298 – TS298
100
H 和 S 随温度变化很 小，可用298K下的数据来 计算任意温度下的G(T) 。
无机化学
0
0 473 873 1273 T (K)
五、G-H方程的运用
G= H-T S 正向反应自发性
H S 低温
高温 随温度的变化
–+ –
– 任何温度下
均自发
+–+
5.2 热化学
一、 反应热的测量
1） 恒压热效应 Qp
如图所示的保温杯式量热计可用于测 定中和热、溶解热等溶液反映的热效 应。(大气压下测定)
Q放 = Q吸
Qp = Q溶液+ Q杯
设：c 为溶液的比热；V 为反应后溶液的 总体积；为溶液的密度；C 叫做量热
计常数，它代表量热计各部件热容量 之总和，即量热计每升高1 °C所需的 热量。又设溶液温升为
则：
t = t终 – t始 °C， Qp= c V t + C t
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U a U c Q A 300 (200) 100 J
c
V
Vc
所以
U c U a (U a U c ) 100 J
对于abc过程：
A Q (U c U a ) 500 100 400 J
所以abc过程内能增加 J，系统对外作功400 J。 100
解：由于气体经历准静 态过程，系统对外作功 为
A PdV
V1
V2
在此过程中P、V均为变量，要找出P和V的函数关系，变量置换后方可积分。
又由题设PV n C，可得P
在此过程中对外作功为
V2 V2
C ，以此代入上式积分，可得气体 n V
V 21n V11 n dV A PdV C n C ( ) V1 V1 V 1 n 1 n 又根据PV n C，有P1V1n P2V2n C，所以 A P2V2nV 21n 1 n PV1nV11n P2V2 PV1 PV1 P2V2 1 1 1 1 n 1 n n 1
V 、T1）
等容过程
II（P2、V 、T2） V
整个过程系统从外界吸热
QV U 2 U1
m0 i R(T2 T1 ) M 2
15.4.3等压过程
P
P
V
V1
V2
热源温度缓慢变化
特点：P 恒量，dP 0 m0 对理想气体，对PV RT 微分，得 M m0 PdV VdP PdV RdT M m0 i m0 ( Q) P dU PdV RdT RdT M 2 M 则 m0 i 2 （ Q) P ( ) RdT M 2
二、功 热量
1、热量
内能
利用系统与外界存在温 度差而改变系统内能的 方法称为传热。 热量代表传热的数量。 传热与过程有关。 2、功
S
F
dl
封闭在汽缸中的物质(系统），状态参量PVT，活塞截面积S，活塞
移动dl距离系统对外作元功： A Fdl PSdl PdV
作功与过程有关。准静 态过程中，元功A相当于图中阴影部分
温度升高相同数值时，等压膨胀过程中吸收的热量 比等容过程吸热的热量 要多。
例： 单原子理想气体经如图所示两不同过程(1 4 2和1 3 2） 1mol
由状态1变到状态2，图中P2 2P，V2 2V1，设初态温度为T1 1
求：气体分别在这两个不同过程中从外界吸热。 P 解：由理想气体状态方程有 4 P2 m m PV2 RT2 PV1 RT1 2 1 M M P1 m 1 且P2 2 P，V2 2V1， 1 1 M V1 P2V2 4PV1 4RT1 RT2 T2 4T1 1
同理可得 T3 T4 2T1
2
3
V2
V
由状态1到状态2系统内能增加为： m i 3 9 U 2 U1 R(T2 T1 ) R(T2 T1 ) RT1 M 2 2 2
由状态1到状态2系统内能增加为：
m i 3 9 U 2 U1 R(T2 T1 ) R(T2 T1 ) RT1 M 2 2 2
外界对系统作负功，即 系统向外界作正功时， 系统内能减少。
根据能量守恒，系统从外界吸收的热量,一部分使系 统的热力学能增加, 另一部分使系统对外界做功 .对 于状态变化的微小过程
气体吸热 Q
气体热力学能增加dU 气体对外作功 A
有
Q dU A
系统在一个过程中，从平衡态I（P、V1、T1） II（P2、V2、T2） 1
(1) 对1 4 2过程（先等容后等压）
系统对外作功： A A142 P2 (V2 V1 ) R(T2 T4 ) 2RT1
由热力学第一定律Q U A有：
9 13 Q RT1 2 RT1 RT1 2 2
P P2
P1
4
2
3
（系统吸热）
1
V1
V2
V
一 些 实 际 的 温 度 值
2 1010 K 2.4 1011 K
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一、准静态过程
当热力学系统受外界作用一段时间后，状态发生了变化， 我们称系统 经历了一个热力学过程。
P
P2V2
1 2
V
PV1 1
平衡态1 P，V1） （1
取走砝码 热力学过程
平衡态（P2，V2） 2
PV图上用 ，两点表示，中间状态，系统各处压强不同， 12 不是平衡态，无法在PV图上表示。
15.4.1等温过程
特点 T 恒量
p p1
1 ( p1,V1, T )
dT 0, dU 0
(Q)T A PdV
p2
( p2 ,V2 ,T )
2
o
等温过程
V2 V2
V1 dV
V2 V
T 系统由平衡态I（P、V1、） 1
从外界吸热
V1
II（P2、V2、T ）
m0 V2 dV m0 RT RT ln M V M V1
的面积，整个过程系统对外作功是初态I（P，V1）到末态II（P2，V2） 1
整个曲线下的面积。
A A PdV
I v1
II
v2
P P
P1 P2V2
PV1 1
P1
PV1 1
P2
V1
V
V2
P2
V1
P2V2
V
V2Biblioteka 例：计算汽缸中理想气体从状态I（P，V1）作准静态膨胀到状态 1 II（P2，V2）过程中对外所作的功。设气体在膨胀过程中压强 和体积的变化关系满足方程PV n C，式中C为恒量，n是常数。
热力学能由U1 U 2，系统从外界吸热Q，系统对外作功A，则有
Q U 2 U1 A
各量均为代数量
Q U 2 U1 A
以上称为热力学第一定律:系统在一个过程中从外界吸收 的热量Q等于系统热力学能的增量U2-U1加上在此过程中系统 对外所作的功A.
Q 0表示系统从外界吸热； 0表示系统向外界放热。 Q
0K (负温度） 32 108 K 108 K 10 K 7 1.5 10 K 6103 K 4103 K 4 10 2 K (127C ) 331K (58C ) 323K (50C ) 288K (15C ) 273.16K (0.01C ) 185K (88C ) 90K (183C ) 90K 77 K 20K 4K 2.7 K 上一页
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两个相互处于热平衡的物体具有的共同的宏观性质 ——温度相同。
热力学第零定律：在与外界影响隔绝的条件下，如果 处于确定状态下的物体C分别与物体A、B是热平衡的， 则物体A、B也是相互热平衡的。（1930，否勒）
温度的数值表示 摄氏温标，符号t，单位 C（摄氏度） ——温标 热力学温标，符号T，单位K（开）
电子教案
本章教学要求：
掌握功和热量的概念。理解准静态过程。掌握热力学第一 定律。能分析、计算理想气体等容、等压、等温过程和绝 热过程中的功、热量、内能改变量及卡诺循环等简单循环 的效率。计算理想气体的定压热容、定容热容.了解卡诺定 理。 了解可逆过程和不可逆过程。了解热力学第二定律及其 统计意义。了解熵的玻耳兹曼表达式，了解克劳修斯表 达式。 本章重点： 功和热量的概念,理想气体等容、等压、等温过程和绝 热过程中的功、热量、内能改变,卡诺循环,,热力学第 二定律,熵 本章难点： 准静态过程,热力学第二定律,熵
t /(C ) T /( K ) 273.15
热力学第三定律：不可能使一个物体冷却到绝对 零度（0K）的温度。（1912年，能斯特）
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激光管内正发射激光的气体 宇宙大爆炸后的 氢弹爆炸中心 当代科学实验室产生的最高温度 太阳中心温度 太阳表面的温度 地球中心温度 月球向阳面 地球表面出现的最高温度（利比亚） 吐鲁番盆地最高温度 地球表面平均温度 水的三相点 地球表面出现的最低温度（南极） 月球背阴面 氧液化温度 氮液化温度（1atm） 氢液化温度 氦液化温度 微波背景辐射 实验室已获得的最低温度 核自旋冷却法 激光冷却法
例：如图，系统从a态沿过程曲线abc变化到c态共吸收热量500 J，沿 过程曲线cda回到a态，向外放热300 J，外界对系统作功200 J， 求系统在abc过程中系统内能增加及对外作功。 解：在cda过程中Q 300 J，A 200 J， P
根据热力学第一定律，有
a
d
Va
b
Q (Ｅa Ｅc ) A
3、内能 理想气体热力学能是一个态函数，且 m0 i U RT M 2
一般气体内能还与体积有关—U U (T ,V )，也是态函数。
改变热力学系统内能的两种途径 :
1)传热 — 外界温度大于系统温度，系统从外界吸热，系统内能增加；
系统温度大于外界温度，系统向外界放热，系统内能减少。
2)作功 — 外界对系统作正功，即系统向外界作负功时，系统内能增加。
将砝码分为两个:
平衡态1 P，V1）取走一个砝码 中间平衡态取走另一个砝码平衡态（P ，V ） （1 2 2 2
热力学过程 1 热力学过程2
在PV图上可用3个点表示。
P
PV1 1 P2V2
1 2
V
砝码分成许多份，每次取 走一个，待恢复平衡后再取走 另一个，在PV图上可得到一 系列的点。
P
1 2
V
QT A PdV
V1
QT A
m0 P RT ln 1 M P2
气体吸热全部转化为对外作功。
15.4.2等体过程（等容、定体）
Ｐ
P2