第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 1页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
1.掌握自然界的基本规律热力学第一定律,能量守恒热力学第二定律,自然过程的方向
2.学习唯象的研究方法以实验为基础的逻辑推理的研究方法
3.熵 （ S） 的概念与,信息技术” 密切相关
4.热能是重要的能源，也是维持生命的主要来源。
学习热力学的意义第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 2页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
真实气体的内能除了其全体分子的动能外还包括分子之间的引力势能。实验证明人，真实气体的内能，是状态参量和 （或 ）的函数，即 或 。
总之，某给定气体系统的内能。只由该系统的状态所决定，
在热力学中内能是一个重要的状态量。
广义上的内能，是指某物体系统由其内部状态所决定的能量。
某给定理想气体系统的内能，是组成该气体系统的全部分子的动能之和，其值为,由状态参量决定，内能,是状态参量 的单值函数。
2
iME R T
M m o l?
internal energy
第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 3页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
二 功 （过程量）
功是能量传递和转换的量度，它引起系统热运动状态的变化,
准静态过程功的计算
d d d dA F l F l p S l
ddA p V?
2
1
dV
V
A p V
注意,作功与过程有关,
宏观运动能量 热运动能量第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 4页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
1T
2T
21 TT?
三 热 量 （ 过程量 ）
通过传热方式传递能量的量度，系统和外界之间存在温差而发生的能量传递,
1）过程量：与过程有关；
2）等效性：改变系统热运动状态作用相同；
宏观运动 分子热运动功分子热运动分子热运动 热量
Q
3）功与热量的物理本质不同,
1卡 = 4.18 J,1 J = 0.24 卡功与热量的异同第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 5页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
热量是系统与外界仅由于温度不同而传递的能量。
外界质量 M
比热 c
吸收热量 dQ
温度升高 dT 系统吸收的热量为正若计算结果 则表示系统放热。
热量必须与过程相联系，只有发生过程才有吸收或放出热量可言。
系统从某一状态变到另一状态，若其过程不同，则吸或放的热量也会不同。
故 热量也是 过程量
heat
的过程中所吸收的热量系统由温度 T1 变到温度 T2
若改用摩尔热容即 1mol的物质温度升高 1K时所吸收的热量则第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 6页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
内能热量功状态量过程量过程量是构成系统的全部分子的平均能量之和。
是系统的宏观有序机械运动与系统内大量分子无规热运动的相互转化过程。
是外界物质分子无规热运动与系统内物质分子无规热运动的相互转化过程。
内能 功 热量 的国际标准单位都是 焦耳 （ J ）
第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 7页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
传递能量的两种方式 做功 传热说明：做功与传热虽然有等效的一面，但本质上有着区别。
区别做功,通过物体作宏观位移完成。作用是机械运动与系统内分子无规则运动之间的转换。从而改变内能。
传热,通过分子间相互作用完成。作用是外界分子无规则热运动与系统内分子无规则热运动之间的转换。
从而改变了内能。
第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 8页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
始平衡态 一系列非平衡态 末平衡态过程进行的任一时刻系统的状态并非平衡态。
热力学中，为能利用平衡态的性质，引入四 准静态过程 （ quasi-static process）
热力学 系统从一个状态变化到另一个状态,
称为 热力学过程 （简称,过程” ）。
准静态过程 的概念。
第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 9页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
准静态过程,系统的每一状态都 无限接近于平衡态 的过程。
态组成的过程。
即准静态过程是由一系列平衡
← 快非平衡态
← 缓慢接近平衡态准静态过程 是一个 理想化 的过程，是实际过程的近似。
非准静态过程 准静态过程第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 10页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
统一于,无限缓慢”矛盾平衡即不变过程即变化只有过程进行得无限缓慢，每个中间态才可看作是平衡态。
如何判断“无限缓慢”？
引入 弛豫时间 （ relaxation time）?：
平衡破坏 恢复平衡?
t过程 >?,过程就可视为 准静态过程所以无限缓慢只是个 相对 的概念。
第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 11页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
气体压强的 弛豫时间：
v
L
p
气缸线度,L ~ 10-1 m
分子平均速率,p?
~ 10-3 s
容器的线度分子热运动平均速率
~ 102 m/s v
内燃机活塞运动周期? t ~ 10-2 s >?p（ 10 -3s）
所以 汽缸的压缩过程 可认为是准静态过程。
例如分析内燃机气缸内的气体经历的过程：
第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 12页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
(p2,V2)
( p1,V1)
(p,V )
过程曲线准静态过程可以用 过程曲线 来表示：
VO
p
改变系统状态的方法,1.作功
2.传热一个点代表一个平衡态
1.掌握自然界的基本规律热力学第一定律,能量守恒热力学第二定律,自然过程的方向
2.学习唯象的研究方法以实验为基础的逻辑推理的研究方法
3.熵 （ S） 的概念与,信息技术” 密切相关
4.热能是重要的能源，也是维持生命的主要来源。
学习热力学的意义第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 2页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
真实气体的内能除了其全体分子的动能外还包括分子之间的引力势能。实验证明人，真实气体的内能，是状态参量和 （或 ）的函数，即 或 。
总之，某给定气体系统的内能。只由该系统的状态所决定，
在热力学中内能是一个重要的状态量。
广义上的内能，是指某物体系统由其内部状态所决定的能量。
某给定理想气体系统的内能，是组成该气体系统的全部分子的动能之和，其值为,由状态参量决定，内能,是状态参量 的单值函数。
2
iME R T
M m o l?
internal energy
第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 3页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
二 功 （过程量）
功是能量传递和转换的量度，它引起系统热运动状态的变化,
准静态过程功的计算
d d d dA F l F l p S l
ddA p V?
2
1
dV
V
A p V
注意,作功与过程有关,
宏观运动能量 热运动能量第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 4页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
1T
2T
21 TT?
三 热 量 （ 过程量 ）
通过传热方式传递能量的量度，系统和外界之间存在温差而发生的能量传递,
1）过程量：与过程有关；
2）等效性：改变系统热运动状态作用相同；
宏观运动 分子热运动功分子热运动分子热运动 热量
Q
3）功与热量的物理本质不同,
1卡 = 4.18 J,1 J = 0.24 卡功与热量的异同第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 5页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
热量是系统与外界仅由于温度不同而传递的能量。
外界质量 M
比热 c
吸收热量 dQ
温度升高 dT 系统吸收的热量为正若计算结果 则表示系统放热。
热量必须与过程相联系，只有发生过程才有吸收或放出热量可言。
系统从某一状态变到另一状态，若其过程不同，则吸或放的热量也会不同。
故 热量也是 过程量
heat
的过程中所吸收的热量系统由温度 T1 变到温度 T2
若改用摩尔热容即 1mol的物质温度升高 1K时所吸收的热量则第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 6页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
内能热量功状态量过程量过程量是构成系统的全部分子的平均能量之和。
是系统的宏观有序机械运动与系统内大量分子无规热运动的相互转化过程。
是外界物质分子无规热运动与系统内物质分子无规热运动的相互转化过程。
内能 功 热量 的国际标准单位都是 焦耳 （ J ）
第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 7页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
传递能量的两种方式 做功 传热说明：做功与传热虽然有等效的一面，但本质上有着区别。
区别做功,通过物体作宏观位移完成。作用是机械运动与系统内分子无规则运动之间的转换。从而改变内能。
传热,通过分子间相互作用完成。作用是外界分子无规则热运动与系统内分子无规则热运动之间的转换。
从而改变了内能。
第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 8页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
始平衡态 一系列非平衡态 末平衡态过程进行的任一时刻系统的状态并非平衡态。
热力学中，为能利用平衡态的性质，引入四 准静态过程 （ quasi-static process）
热力学 系统从一个状态变化到另一个状态,
称为 热力学过程 （简称,过程” ）。
准静态过程 的概念。
第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 9页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
准静态过程,系统的每一状态都 无限接近于平衡态 的过程。
态组成的过程。
即准静态过程是由一系列平衡
← 快非平衡态
← 缓慢接近平衡态准静态过程 是一个 理想化 的过程，是实际过程的近似。
非准静态过程 准静态过程第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 10页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
统一于,无限缓慢”矛盾平衡即不变过程即变化只有过程进行得无限缓慢，每个中间态才可看作是平衡态。
如何判断“无限缓慢”？
引入 弛豫时间 （ relaxation time）?：
平衡破坏 恢复平衡?
t过程 >?,过程就可视为 准静态过程所以无限缓慢只是个 相对 的概念。
第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 11页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
气体压强的 弛豫时间：
v
L
p
气缸线度,L ~ 10-1 m
分子平均速率,p?
~ 10-3 s
容器的线度分子热运动平均速率
~ 102 m/s v
内燃机活塞运动周期? t ~ 10-2 s >?p（ 10 -3s）
所以 汽缸的压缩过程 可认为是准静态过程。
例如分析内燃机气缸内的气体经历的过程：
第七章§ 7-1 内能 功和热量 准静态过程第 12页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
(p2,V2)
( p1,V1)
(p,V )
过程曲线准静态过程可以用 过程曲线 来表示：
VO
p
改变系统状态的方法,1.作功
2.传热一个点代表一个平衡态
