导图社区 热力学第一定律
第四章热力学第一定律知识总结，包括它的研究对象、系统状态变化中系统与外界的相互作用、热力学第一定律的内容等。
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热力学第一定律
研究对象
主要研究的是系统状态变化过程中能量转移时所遵循的规律
能量
做功：能使能量从一种形式转化为另一种形式
热传递：使能量从一个物体传递给另一个物体
注意：1.从热量中能得到多少功主要看效率。2.在一定外界条件下，可以把全部的热量转化成功
状态及状态变化过程的描述
状态的描述：用状态参量来描述状态
状态参数的性质：是整个系统的特征量，不取决于系统状态变化如何变化，只取决于最终的系统状态。
状态参量的的举例：温度，比容，焓，压强，熵等
状态变化过程的描述：用过程参量描述过程
过程参量的性质：随系统状态变化而变化
过程参量的举例：功，热量
过程的特征
准静态过程
含义：一个进行得无限缓慢，以致系统连续不断地经历着一系列平衡态的过程
特点：1.系统内部各部分之间及系统与外部之间都始终同时满足力学，热学，化学平衡。2.理想的动态平衡
引用的目的是方便计算功和热量的体现
可逆过程：系统从初态出发经历某一过程变到末态。若可以找到一个能使系统和外界都复原的过程，则原过程是可逆的。(无耗散的准静态过程才是可逆过程）
不可逆：若总找不到一个能使系统与外界同时复原的过程，则原过程是不可逆的。
系统状态变化中，系统与外界的相互作用
力学相互作用
作用形式：做功
作用效果：物体运动状态发生改变的同时，将伴随有能量的转移。
功：在力学相互作用过程中系统和外界之间转移的能量
特点：1.功与系统状态间无对应关系，功不是状态参量。2.只有在广义力作用下产生了广义位移后才做了功。3.在非准静态过程中，很难计算系统对外做的功。4.功有正负之分。
广义功的表达式：
准静态过程中体积功的计算
热学相互作用
定义：热学平衡条件被破坏时所产生的的对系统状态的影响
热量
定义：在热学相互作用过程中系统和外界之间的能量
特点：只有存在温度差时才有热量传递
计算方法：
能量相关状态量
内能
指的是什么能量：1.系统内部所有微观粒子的微观的无序运动能。（与温度有关） 2.总的相互作用势能。（体积）
定体热容
自变量：温度
定义式：
等体过程吸收的热量的特征：
焓的定义式
等压热容
热力学第一定律的内容
实质是：能量守恒与转化定律
研究系统状态变化规律的角度：宏观热力学的角度
文字表达：1热力学第一定律可以表述为：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种形式，并且可以从一种形式转化为另一种形式，在转化过程中，能量的总量不变。 2.热力学第一定律的文字表述：要想制造一种永动机，它既不依靠外界供给能量，本身的能量也不减少，却不断地对外做功，这是不可能的。 3.热力学第一定律也可以表述为：第一类永动机是不可能造成的。
数学表达式
热力学的第一定律的应用
理想气体状态变化时能量之间的关系
理想气体模型
理想气体热容量
定压热容
物态方程和状态方程
状态方程
描述的是系统某一状态的参量间的关系，是一种静态的关系，因对于确定的状态，其参量值是不变的，这些参量在p-v图上确定一个点
使用条件：仅要求系统处于平衡态，而不问该平衡态是如何实现的，只要系统处于平衡态，其参量就必须满足状态方程
可分析变质量问题（适用于准静态的每一个状态，能用状态方程求解的问题，不一定能用过程方程去解）
物态方程
描述的是：某一过程所经历的各个中间态的参量都遵从的一种函数关系，它是一种动态关系，在p-v图上对应一条曲线
使用条件：只适用于准静态过程(因为只有在准静态过程，系统所经历的每一个状态才可视为平衡态，各状态的宏观性质才可以用确定的参量来描述，参量间才可能有确定的函数关系)
只能分析定质量问题，仅适用于连接平衡态的某一特殊过程（能用过程方程求解的问题一定能用状态方程求解）
研究单一过程
解题步骤：1.确定是什么过程。2.求吸收的热量。3.求外界对系统做的功
研究多个过程组成的循环过程
热机循环
类型
等体加热循环：吸气，绝热压缩，等体加热，绝热膨胀，排气并等体放热，扫气
等热加热循环：吸气，空气绝热压缩，等压加热，绝热膨胀，排气阀打开，扫气
热机效率：
制冷机
焦耳汤姆孙效应
节流过程
定义：绝热条件下，高压气体经过多孔塞流到低压一边的稳定的流动过程
特点：焓不变
节流过程，温度随压强变化的规律
焦汤效应
零节流效应：节流后温度不变
正节流效应：常温下节流后温度降低（氮气，氧气，空气）
负节流效应：常温下节流后温度升高（氢气，氦气）
