第10章热力学基础
学习指导
一、基本要求
1．理解准静态过程功、热量、内能及摩尔热容的概念，并掌握其运算。2．理解热力学第一定律，并熟练掌握热力学第一定律在理想气体等值过程、绝热过程中的应用。3．理解循环过程的意义。掌握循环过程中能量传递和转化的特点，会熟练计算热机效率、制冷机的制冷系数。4．理解热力学第二定律的两种表述及统计意义。理解可逆过程和不可逆过程的概念，理解卡诺定理及熵增原理。
二、知识框架
热力学基本物理量
状态量
过程量
内能E（理想气体）
E

mM
i2
RT

mM
cVmT
EmiRTM2
功W
WV2pdVV1
热量Q
QV

mM
CVmT1T1
Qp

mM
CpmT1
T1
热力学系统变化规律
热力学第一定律有限过程
QEW
微小过程dQdEdW
几个重要
过程的应
用
CVm

i2
R
CpmCVmR
CpmCVm
循环过程
特点E0
效率
W1Q2
Q
Q1
卡诺循环效率
1T2T1
等容、等压、等温、绝热过程
热力学第二定律
开尔文表述从功热转换的不可逆性考虑
克劳修斯表述从热量传递不可逆性考虑
可逆过程与不可逆过程
热力学第二定律的实质：一切实际过程都是不可逆的
热力学第二定律的统计解释：一切实际过程都是向着几率增大方向进行
热力学第二定律的数学表达：
2
S2S11dQT
熵增原理：SS2S1≥0
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f三、重点和难点
1．重点
（1）掌握热力学第一定律及其应用，尤其是在几个等值过程中的应用。（2）熟练掌握热力学系统循环过程中各阶段的特性及其相关物理量的运算。2．难点
（1）掌握热力学第一定律的应用。（2）掌握等值、绝热过程在系统循环过程中的运算。（3）对热力学第二定律及其有关概念的理解。
四、基本概念及规律
1．准静态过程
若热力学过程中，任一中间状态都可看作平衡态，该过程叫作准静态过程。
2．理想气体在准静态过程中对外做的功
对于微小过程
WV2pdVV1
dWpdV
3．理想气体在准静态过程中吸收的热量
式中，C为摩尔热容。4．摩尔热容
Q

mM
CT2
T1
摩尔热容表示1摩尔质量的物质温度升高1K所吸收的热量。
（1）定体摩尔热容
CVm
dQV
mdT
iR2
M
（2）定压摩尔热容
CPm

dQp
mdT

i2R2
M
（3）迈耶公式
CPmCVmR
（4）比热容比5．理想气体的内能
CPmCVm
E

mM

i2
RT

mM
CVmT
理想气体的内能只是温度的单值函数。
理想气体内能的变化量
E2
E1

mM
CVm
T2
T1
理想气体的内能改变量仅取决于始末状态的温度，与所经历的过程无关。
6．热力学第一定律
系统从外界吸收的热量，一部分使系统的内能增加，r