2012年自考物理（工）考前復(fù)習指導(dǎo)八
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第四章 熱力學基礎(chǔ)
本章研究的也是物質(zhì)熱現(xiàn)象和熱運動的學科，但熱力學主要是從能量觀點出發(fā)分析研究在物質(zhì)熱運動狀態(tài)變化過程中有關(guān)熱功轉(zhuǎn)換的關(guān)系和條件。因此要把握住能量這個主線，分析能量轉(zhuǎn)化和傳遞時所遵循的規(guī)律。
這一章主要講的是兩個定律：熱力學第一定律和熱力學第二定律。
第一部分：熱力學第一定律
一、功與熱量（領(lǐng)會概念）
先理解一下“熱力學系統(tǒng)”這個概念，就是指在熱力學中研究的熱運動狀態(tài)發(fā)生變化的物體（氣、液、固都可以）。
功和熱都是一種“過程量”，也就是說，功只是在作功才有意義，熱量也只有傳遞時才有意義。我們不能說這個系統(tǒng)擁有多少“功或熱量”，只能說，這個系統(tǒng)對外作了多少功或傳遞了多少熱量。
要注意的是一個熱力學系統(tǒng)具有一定的內(nèi)能，雖然它與功和熱量的單位相同，但這是一個狀態(tài)量，也就是說，它與過程無關(guān)。即使不作功，它也是存在和有意義的。
二、熱力學第一定律、熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能
內(nèi)能的概念（領(lǐng)會）：一個熱力學系統(tǒng)，在其處于一定狀態(tài)時，具有一定的能量，這個能量就是熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能（如上一章講到的氣體所具有的內(nèi)能，這從微觀上講是由分子熱運動形成的）
熱力學第一定律（綜合應(yīng)用）
熱力學系統(tǒng)在從平衡狀態(tài)1向平衡狀態(tài)2的變化中，外界對系統(tǒng)所作的功W'和外界傳給系統(tǒng)的熱量Q二者之和是恒定的，等于系統(tǒng)內(nèi)能的改變E2E1。用簡單的表述可以這樣理解：系統(tǒng)的吸熱等于內(nèi)能增量與對外所作功的和。即 Q=E2E1+W （這個公式的各種變換形式應(yīng)十分熟悉，總的一條，就是能量應(yīng)該守恒，一個系統(tǒng)不可能產(chǎn)生能量，也不會消滅能量）
所謂“第一類永動機”就是不需要外界能量供給卻能不斷對外做功的機器，這相當于上面公式中的dQ=0，而（dE+dW）不為0.這是不可能實現(xiàn)的。
三、平衡過程中功、熱量和內(nèi)能增量的計算（綜合應(yīng)用）
這一節(jié)就是對上面定律的細分解作計算，根據(jù)三個計算公式，應(yīng)能對“平衡過程”中各個參量進行求解。
平衡過程：就是指系統(tǒng)所經(jīng)歷的中間狀態(tài)都無限接近于平衡狀態(tài)的變化過程。平衡狀態(tài)就是指在系統(tǒng)內(nèi)體積一定，溫度和壓強處處相等的狀態(tài)。平衡過程就是指在變化過程中，每一個中間狀態(tài)都表現(xiàn)為一定體積，溫度和壓強處處相等的無限接近狀態(tài)，當然這是理想情形。
平衡過程中功的計算：功就是沿著力的方向上力的大小與距離的乘積。用氣體推活塞的過程來推導(dǎo)出熱力學系統(tǒng)對外界所做的功為：
這個公式對氣液固態(tài)系統(tǒng)均適用。
平衡過程中熱量的計算：
這里涉及到一個摩爾熱容量的定義，即1摩爾物質(zhì)溫度升高（或降低）1度時所吸收（或放出）的熱量，用C表示，單位是J/（mol.K）。（我們以前學過一個“比熱容”的概念，其意義相同，只是所用單位不同）
計算熱量的普遍公式是：
對于氣體，最有實際意義的是定壓摩爾熱容量和定容摩爾熱容量，分別用Cp和Cv表示，也就是加上一個條件，即在壓強不變或體積不變時的摩爾熱容量。只要用相應(yīng)熱容量代入上式就可得到相應(yīng)的等壓過程或等容過程吸收的熱量值。
內(nèi)能增量的計算：轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com
我們已經(jīng)知道理想氣體內(nèi)能的計算方法，其增量就是用末量減去初量。這個增量也是與過程無關(guān)的。對一定量的氣體，它只是兩個狀態(tài)溫度差的函數(shù)即
對PV圖應(yīng)能達到會作圖的要求。
四、熱力學定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用（綜合應(yīng)用）
所謂等值過程就是在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中，有一個狀態(tài)參量保持不變的過程。
等容過程：即體積保持不變的加熱或冷卻過程。這個過程中，氣體不做功，即 Qv=E2E1，因此
這個公式雖是從等容過程中推導(dǎo)出來的，但它適用于任何過程，因為理想氣體的內(nèi)能變化只與溫度的增量ΔT有關(guān)。
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