《大学物理教程第三版》第十一章热力学基础.docx

1、大学物理教程第三版第十一章 热力学基础第十一章 热力学基础本篇引言指出，统计物理学和热力学的研究对象相同，都是热现象，但研究方法不相同统计物理学从物质是由大量分子组成以及分子作热运动的观点出发，运用统计方法建立宏观量与相应的微观量的平均值之间的关系，从物质的微观结构说明物质的宏观现象，所以统计物理学是微观理论与此相反，热力学不涉及物质的微观结构，它以实验定律为基础，从能量观点出发，研究热现象的宏观规律，所以它属于宏观理论热力学具有高度的普遍性和可靠性统计物理学与热力学的研究方法虽然不同，但它们彼此联系，互相补充，使我们对现象的认识更加全面，更加深入，都是研究热现象的不可缺少的理论111 功 内

2、能 热量一、功在热力学中通常把所研究的物体(气体、液体或固体)称为热力学系统，简称系统而把与系统发生作用的环境称为外界在力学中，我们将力对质点所作的功定义为力在位移方向的分量与位移大小的乘积；角位移d中力矩M的功定义为dW = Md此外，在电磁学中，还定义过电场力的功和磁场力的功功的概念是很广泛的，但不论是哪一种类型的功，作功的过程始终是与能量的改变、转换以及运动形式的转化相联系现在，我们要研究热力学系统在状态变化过程中所作的功我们假设系统的状态变化过程进行得无限地缓慢，使系统所经历的每一中间状态无限地接近于平衡状态，也就是每一中间状态有确定的状态参量，这种过程就是上一章已讲过的准静态过程在本

3、章中所要讨论的过程均设为准静态过程取封闭在气缸中的质量一定的气体为研究对象气缸活塞的面积为S，如图111(a)当气体的压强为p时，气体作用于活塞的力为F = pS令气体作准静态膨胀，现在来研究气体在这一膨胀过程中所作的功(a) (b)图111当活塞移动一个微小距离dl时，气体体积的增量为dV = Sdl，气体所作的功为dW = Fdl = pSdl = pdV由于这是气体在体积发生无限小变化期间所作的功，称为元功如果气体膨胀，dV 0，dW为正，表示系统对外界作功；如果气体被压缩，dV 1，所以在交点A处绝热线的斜率的绝对值大于等温线的斜率的绝对值，即是说，绝热线比等温线陡些 从物理方面来看，假设从状态A开始，令气体体积增加V不论气体作等温膨胀或绝热膨胀，其压强p都要降低但因为当气体作等温膨胀时，引起压强降低的因素只有一个，即体积的增加而当气体作绝热膨胀时，引起压强降低的因素有两个，即体积的增加和温度的降低所以气体作绝热膨胀时引起的压强降低比气体作等温膨胀时降低得多些，即图中pQ比pT大些，所以绝热线比等温线陡些*绝热过程方程的推导 由理想气体内能公式及，并利用微分得代入(1129)式得 （1136）又由理想气体状态方程及微分得 （113