5.热量和功 1)热量 定义:热力学中,由于体系和环境之间的温 度不同而通过界面传递的能量,温差 是热量传递的必要条件 热量的符号:体系从环境吸热为Q>0,“+” 体系向环境放热为Q<0,“.” 单位:国际单位(S),焦耳(J),KJ 热量计算:Q=C△T
1 5. 热量和功 1)热量 定义:热力学中,由于体系和环境之间的温 度不同而通过界面传递的能量,温差 是热量传递的必要条件 热量的符号:体系从环境吸热为 Q>0,“+” 体系向环境放热为 Q<0,“-” 单位:国际单位(SI), 焦耳(J),KJ 热量计算:Q=C△T
说明:a)宏观上,由于温差而传递的能量。 b)不是体系所储存的能量,有变化过程,才 有能量。 c)热量是与过程有关,不是体系的状态函数 2
2 说明:a)宏观上,由于温差而传递的能量。 b) 不是体系所储存的能量,有变化过程,才 有能量。 c) 热量是与过程有关,不是体系的状态函数
2)功 定义:热力学上,体系和环境间把除热量以 外,其它各种能量传递的形式称为功 如:机械功,膨胀功或体积功,表面功等。 功的符号:体系对环境做功W>0,“+” 环境对体系做功WK0,“_” 单位:国际单位(SI),焦耳(J),KJ 说明:功和热都不是体系的性质,只与变化的过 程有关。 3
3 2)功 定义:热力学上,体系和环境间把除热量以 外,其它各种能量传递的形式称为功 功的符号:体系对环境做功 W>0,“+” 环境对体系做功 W<0,“-” 单位:国际单位(SI), 焦耳(J),KJ 说明:功和热都不是体系的性质,只与变化的过 程有关。 如:机械功,膨胀功或体积功,表面功等
§1-3 热力学第一定律 1.表述:热力学第一定律 —一是宏观体系 的能量守恒与转化定律 例:做饭: 化学能→热能 摩擦生热:机械能→热能 电炉: 电能→热能 电灯: 电能→光能 迈尔(Mayer):1842年提出了热一功转化 原理,提出了转化的数值关系: 1卡(Cal)=4.184焦耳(J) 4
4 §1-3 热力学第一定律 1. 表述:热力学第一定律——是宏观体系 的能量守恒与转化定律 例:做饭: 化学能→热能 摩擦生热:机械能→热能 电炉: 电能→热能 电灯: 电能→光能 迈尔(Mayer):1842 年提出了热—功转化 原理,提出了转化的数值关系: 1 卡(Cal)=4.184 焦耳(J)
焦耳:1卡热量相当于4.184焦耳的功 (4.184J=0.427公斤力米) 焦耳实验: a)重物下落,带动叶片,搅动水,使水升温. b)机械功压缩汽缸,把汽缸放入水中,测水 温升高。 c)机械功转动电机发电,电流通过电热丝使 水温升高。 d)摩擦水中的铁片,使水温升高。 5
5 焦耳: 1 卡热量相当于 4.184 焦耳的功 (4.184J=0.427 公斤力米) 焦耳实验: a)重物下落,带动叶片,搅动水,使水升温. b)机械功压缩汽缸,把汽缸放入水中,测水 温升高。 c)机械功转动电机发电,电流通过电热丝使 水温升高。 d)摩擦水中的铁片,使水温升高
焦耳的实验表明:自然界的一切物质在变化 过程中,都有能量的变化的,且各种不同形 式的能量,能够以一种形式转化为另一种形 式,在转化中能量的总数量是不变的 这就是能量守恒与转化定律。 1948年国际权度大会,定为1Ca=4.184J。 6
6 焦耳的实验表明:自然界的一切物质在变化 过程中,都有能量的变化的,且各种不同形 式的能量,能够以一种形式转化为另一种形 式,在转化中能量的总数量是不变的 ——这就是能量守恒与转化定律。 1948 年国际权度大会,定为 1Cal=4.184J
现代科学的发展,也充实了能量守恒与转化 原理: a) 普朗克的能量子的发现; b) 爱因斯坦的充电效应公式: C 玻尔原子结构中的频率公式; d 相对论中的质能公式
7 现代科学的发展,也充实了能量守恒与转化 原理: a) 普朗克的能量子的发现; b) 爱因斯坦的充电效应公式; C) 玻尔原子结构中的频率公式; d) 相对论中的质能公式
应用于热力学:热力学第一定律 将能量守恒与转化定律应用于热力 学,就是热力学第一定律,他是建立在热 一功转换的基础上的。 “永动机”:即不需要外界提供能量,而能连 续不断做功的机器。 “第一类永动机是不可能的” 这也是第一定律的一种表示形式 8
8 应用于热力学:热力学第一定律 “第一类永动机是不可能的” 将能量守恒与转化定律应用于热力 学,就是热力学第一定律,他是建立在热 —功转换的基础上的。 “永动机”: 即不需要外界提供能量,而能连 续不断做功的机器。 这也是第一定律的一种表示形式
表述:热力学第一定律是宏观体系的能量守 恒与转化的定律。是从实践中总结出来的, 是不能推理证明的,只能用实践来检验,一 百多年来人类的实践证明第一定律的正确 性。 9
9 表述:热力学第一定律是宏观体系的能量守 恒与转化的定律。是从实践中总结出来的, 是不能推理证明的,只能用实践来检验,一 百多年来人类的实践证明第一定律的正确 性
2.内能U的概念 内能:体系内部运动的能量的总和 1)体系的总能量E E=V T+U 势能 动能 内能 V,T是体系处在外场作用下的能量为外能 U只和物质本质的性质,状态有关为内能。 热力学中,V=0(略);T=0 所以E=U,内能是体系的能量总和。 10
10 2. 内能 U 的概念 内能:体系内部运动的能量的总和 1)体系的总能量 E E= V + T + U V,T 是体系处在外场作用下的能量为外能 势能 动能 内能 U 只和物质本质的性质,状态有关为内能。 热力学中,V=0(略);T=0 所以 E=U,内能是体系的能量总和