熱力學第一定律和第二定律當一個科學家發覺，自然界結構有這么多不可思議奧妙，他會有一個觸及靈魂震動。而這個時候感覺，我想是和最真誠宗教信仰很靠近。

－－－楊振寧結構框圖熱力學系統內能改變兩種量度功熱量熱力學第一定律熱力學第二定律等值過程絕熱過程循環過程卡諾循環應用（理想氣體）（對熱機效率研究）重點：內能、功、熱量、摩爾熱容，泊松比熱力學第一定律熱力學第一定律應用于理想氣體等體、等壓、等溫過程，絕熱過程，和各種循環過程。卡諾循環熱機效率和制冷系數熱力學第二定律難點：熱力學概率，熱力學第二定律統計意義1)微觀理論－《統計物理》物質微觀結構粒子熱運動統計方法平均效果確定宏觀量與微觀量聯絡，描述熱現象規律和本質由基本假設結構性理論熱學發展歷史兩大特征：技術——物理——技術模式兩種研究方法——兩種理論序言2)宏觀理論－《熱力學》歸納觀察試驗熱現象基本定律，宏觀過程進行方向和程度，不包括微觀本質永動機是不可能成功自然遵照什么法則由現象出發原理性理論3)相互關系：相互補充，相輔相成統計物理－熱力學－宏觀理論，基本結論來自試驗事實，普遍可靠，但不能解釋其本質微觀理論，揭示熱現象本質驗證解釋熱力學第一定律創始人熱力學第二定律創始人§20.1熱力學基本概念一、熱力學系統外界大量粒子組成宏觀、有限體系稱為熱力學系統。與其比鄰環境稱為外界與外界有E交換，無m交換開放系統：封閉系統：孤立系統：與外界有m、E

交換與外界無E、m

交換絕熱例開放系統封閉系統孤立系統1.描述系統宏觀性質物理量，如：p、T、V、E...稱為系統狀態參量。廣延量強度量無可加性，如p、T狀態參量有確定值狀態——平衡態二、狀態參量、熱力學過程熱力學研究熱力學系統狀態及狀態改變2、系統狀態改變——熱力學過程例：氣體自由膨脹非靜態過程：中間狀態不是平衡態氣體等溫膨脹準靜態過程：過程進行得足夠遲緩中間狀態~平衡態（平衡過程）3.相平面相圖以狀態參量為坐標變量——相平面、相空間相圖中點——對應平衡態相圖中線——對應平衡過程例：等溫、等壓、等體過程相圖V三、系統內能熱力學主要研究系統能量轉換規律1.系統內能E指全部分子熱運動能量和分子間相互作用勢能例：實際氣體理想氣體(剛性分子)2.內能E是狀態函數內能改變ΔE只與初末狀態相關，與所經過過程無關，能夠在初、末態間任選最簡便過程進行計算。四、功和熱量注意：非靜態過程不適用1.準靜態過程體積功3.內能改變方式做功熱傳遞示功圖：

p-V圖上過程曲線下面積系統對外界做功外界對系統做功循環過程功思索：注意：功是過程量過程不一樣，曲線下面積不一樣（可正、可負、可零）2.熱量中學：比熱熱容：摩爾熱容：等體摩爾熱容：等壓摩爾熱容：注意：熱量是過程量定義：3.A與Q比較E改變方式特點能量轉換量度做功熱傳遞與宏觀位移相聯絡經過非保守力做功實現機械運動熱運動A與溫差相聯絡，經過分子碰撞實現熱運動熱運動Q在系統狀態改變過程中，A、Q、△E

間數量關系包含熱運動和機械運動范圍能量守恒定律熱力學第一定律§20.2熱力學第一定律及其應用一.熱力學第一定律1.數學形式：系統從外界吸熱=內能增量+系統對外界做功準靜態：dQ=dE+pdV理想氣體：微小過程：dQ=dE+dA增量微小量微小量2.物理意義：包括熱運動和機械運動能量轉換及守恒定律。3.其它表述：第一類永動機是不可能制成。第一類永動機：系統不停經歷狀態改變后回到初態（不消耗內能），不從外界吸熱，只對外做功蓄水槽發電機泵電池蓄水槽重力型浮力型毛細型子母型……違反熱力學第一定律，所以不可能成功。即：二.對理想氣體應用等值過程等體過程

等壓過程等溫過程絕熱過程1）過程方程查理定律1.等體過程（dV=0V=c)2）熱力學第一定律詳細形式3）等體摩爾熱容單原子分子氣體雙原子分子（剛性）由得吸熱全部用于增加內能：注意：2.等壓過程（dp=0p=c)2)熱力學第一定律詳細形式1)過程方程蓋.呂薩克定律3)等壓摩爾熱容邁耶公式泊松比單原子分子氣體雙原子剛性分子討論：理論值與試驗值差異（P648）注意：試驗結果：CV隨溫度改變顯示經典理論缺點，是造成近代物理革命原因之一。理論值與試驗值差異原因：經典理論認為能量連續分布，實際上只有近似連續，均是量子化。隨T升高，轉動、振動能量相繼解凍（被激發），曲線出現三個臺階。3.等溫過程（dT=0T=c)1）過程方程玻意耳—馬略特定律2）熱力學第一定律詳細形式吸熱全部用于對外做功3）摩爾熱容4.絕熱過程特點：dQ=0絕熱材料快速進行（如氣體自由膨脹）1）過程方程熱力學第一定律條件:準靜態：理想氣體：消去dT絕熱方程2）絕熱線絕熱線：比等溫線陡等溫線：pV=恒量雙曲線過pV圖中某點（A)微觀解釋：等溫絕熱3)熱力學第一定律詳細形式4)摩爾熱容*5.多方過程(普通情況)pVo特例：小結：1.P651表理想氣體經典過程比較小結：2.A：準靜態過程非靜態過程Q：等體絕熱Q=0等溫（準靜態）等壓練習1.

理想氣體絕熱自由膨脹，去掉隔板實現平衡后壓強p=?由絕熱方程解1：解2：哪一個解對？為何？絕熱方程對非靜態過程不適用解：由氣體狀態方程可得答案：（D）一定量理想氣體，在p—T圖上沿著一條直線從平衡態a改變到b則這是一個：（）(A)絕熱膨脹（B）等容吸熱(C)吸熱壓縮（D）吸熱膨脹練習2a