1、2-9 2-9 热力学第一定律对理想气体的应用热力学第一定律对理想气体的应用(p80)一、理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数一、理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数 1.1.盖吕萨克盖吕萨克(J.GayLussac)焦耳焦耳(Joule)实验实验 实验实验装置：装置：实验结果实验结果 ：温度计温度不变，则体系与环境间无热传递温度计温度不变，则体系与环境间无热传递则则对单组分均相、封闭体系对单组分均相、封闭体系讨论：讨论：气体向真空膨胀，气体向真空膨胀，由实验结果由实验结果 则则即温度一定，体积即温度一定，体积V改变时气体热力学能改变时气体热力学能U不改变。不改变。同样若同样若则得则得即温度一
2、定，压力即温度一定，压力p改变时气体的热力学能改变时气体的热力学能U不改变。不改变。2 2理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数 进一步实验研究表明：气体原来的压力进一步实验研究表明：气体原来的压力p 越小，焦越小，焦耳实验结果越准确。即当压力趋于零，实际气体可视为耳实验结果越准确。即当压力趋于零，实际气体可视为理想气体时，水的温度才完全不变。理想气体时，水的温度才完全不变。因此，因此，理想气体的热力学能仅是温度的函数理想气体的热力学能仅是温度的函数，表示为表示为理想气体理想气体或或即理想气体的焓也仅是温度的函数即理想气体的焓也仅是温度的函数又又理想气体理想气
3、体则则可用于理想气体非等温过程可用于理想气体非等温过程 U、H的计算，而的计算，而不必考虑过程是否恒容或恒压。不必考虑过程是否恒容或恒压。说说 明明两公式两公式只有恒压过程只有恒压过程但只有当恒容过程但只有当恒容过程二、理想气体的二、理想气体的对单组分、均相、封闭体系，对单组分、均相、封闭体系，（1 1）恒压下两边同除恒压下两边同除dT，则则 （2）（2)2)代入代入(1)(1)中，中，整理得到整理得到 （3）对液、固体系，若略去对液、固体系，若略去Vm随随T的变化，则的变化，则 （凝聚体系）（凝聚体系）对理想气体对理想气体 而而则理想气体则理想气体 三、理想气体绝热可逆过程方程式及功的计算三
4、、理想气体绝热可逆过程方程式及功的计算 1 1理想气体绝热可逆过程方程式理想气体绝热可逆过程方程式 n mol p.g p1、V1、T1 n mol p.g p2、V2、T2由第一定律：由第一定律：理想气体理想气体 令令 绝热指数绝热指数 （1）一定量的理想气体一定量的理想气体 （2）同理同理 （3）（1 1）（）（2 2）（）（3 3）式称为）式称为理想气体绝热可逆过程理想气体绝热可逆过程方程式方程式问题：问题：公式应用条件？公式应用条件？2 2理想气体恒温可逆过程与绝热可逆过程比较理想气体恒温可逆过程与绝热可逆过程比较理想气体恒温可逆过程理想气体恒温可逆过程 理想气体绝热可逆过程理想气体绝
5、热可逆过程 （1 1）则：则：式（式（1 1）、（）、（2 2）在）在 pV 图上表示出来：图上表示出来：（2 2）图示图示 理想气体恒温绝热过程理想气体恒温绝热过程pV曲线曲线AB曲线：曲线：恒温可逆线恒温可逆线AC曲线：曲线：绝热可逆线绝热可逆线 斜率不同斜率不同 即理想气体从同一始态出发经过恒温可逆过程即理想气体从同一始态出发经过恒温可逆过程与绝热可逆过程后，与绝热可逆过程后，达不到相同的终态达不到相同的终态；由图可知：由图可知：功值不同功值不同 理想气体经过恒温可逆过程与绝热可逆过程理想气体经过恒温可逆过程与绝热可逆过程理想气体恒温可逆过程功：理想气体恒温可逆过程功：理想气体绝热可逆过程功：理想气体绝热可逆过程功：或或则理想气体绝热可逆过程功：则理想气体绝热可逆过程功：如图所示，若用如图所示，若用 AD表示表示理想气体绝热不可逆过程，理想气体绝热不可逆过程，达到相同的终态体积时，达到相同的终态体积时，D应应在在C的的上方或下方？上方或下方？问问题题D应在应在C的上方的上方 答答 案：案：对既非严格恒温又非严格绝热的过程对既非严格恒温又非严格绝热的过程多方过程多方过程多方过程方程式多方过程方程式过程接近恒温过程过程接近恒温过程过程接近绝热过程过程接近绝热过程多方可逆过程功：多方可逆过程功：
