大学物理学12.1内能功和热量

内能,热量和功的微观含义
内能、热量和功是热力学中的三个基本概念，它们在微观上的含义如下：
内能（U）：指系统内部微观粒子的总能量，包括其动能和势能。

内能是一个状态量，只与系统的初始状态和最终状态有关，而与系统经历的具体路径无关。

热量（Q）：指由于温度差而在两个系统间传递的能量。

热量不是一个状态量，而是一个过程量，只有在系统发生热传递时才有意义。

热量的传递是由温度梯度驱动的，从高温处流向低温处。

功（W）：指外力对系统所作的机械功。

功也是一个过程量，只有在系统发生功传递时才有意义。

功的传递是由力的作用驱动的，通过物体的运动实现能量的转换。

需要注意的是，内能、热量和功都是能量的形式，它们之间可以相互转化。

在热力学中，内能、热量和功的变化量之间存在着热力学第一定律的关系式，即ΔU = Q - W，其中ΔU 表示系统内能的变化量，Q 表示系统吸收的热量，W 表示系统所做的功。

热学第四讲：第12章 热力学基础研究热现象中物态变化和能量守恒及转换定律及应用的学科。

§12.1准静态过程一、准静态过程：始末平衡态之间的一系列中间态，都可近似看成是平衡态的状态，称为准静态过程。

只有准静态过程才能在PV 图中表示出来，而非准静态过程是无法在PV 图中表示出来。

二、内能、功和热量1、内能：表示热力学系统状态的物理量，是态函数。

① 理想气体的内能：()T E E= 是温度的单值函数，仅与始末位置有关。

② 一般气体的内能：()V T E E ，= RT2i E =2、功：系统对准静态过程是由于体积变化而做的功 ① 微功：V P PS F W ∆=∆=∆=∆ P d V dW =② 总功：∑∑∆=∆=V P w W⎰⎰==PdV dwW0W气体体积膨胀，系统对外界做正功；外界对系统做负功。

0W气体体积收缩，系统对外界做负功；外界对系统做正功3、热量：由于外界系统之间存在温度差而传递的能量摩尔热容：是1mol 物质在微小升温dT 过程中所吸收的热量。

()dTdQ C mm =§12.2 热力学第一定律一、 热力学第一定律：系统从外界吸收的热量，一部分用来改变系统的内能；另一部分用来对外做功。

是能量守恒定律在热学中的具体表现。

1、 表达式：()WE E W E Q12+-=+∆=2、 微分式：dW dE dQ+= 微小的变化过程3、 积分式：⎰⎰⎰⎰+-=⇒+==21121122E E QdE dQQ V V V V PdV E E Q PdV4、 第一类永动机是不可能造成的！是违背热力学第一定律的。

第一类永动机是指少耗能多做功；甚至是不消耗能量而做功。

热力学第一定律告诉我们对外做功是以消耗热能为代价的，不消耗能量就可以也要不断的对外做功的机器是不可能制造出来的。

二、 热力学第一定律对理想气体平衡过程的应用 1、 等体过程：12E E dQC V-=−−→−=⎰热一系统所吸收的热量全部用来增加系统的内能。