工科化学5章37 39.pptVIP

尚辅网 尚辅网 * * 尚辅网 八、热力学能(thermodynamical energy) （内能) U ●定义　系统除整体势能及动能外所有粒子全部能量的总和 ●物理意义　它包括 (1)分子的内动能　系统内分子热运动具有的动能，是温度的函数 U（内动能）=f(T) (2)分子间相互作用的内势能　是分子间距（系统体积）的函数 U（内势能）=f(r) ，或　U（内势能）=f(V) 对I.G　　U（内势能）=0 (3) 分子内部的能量　当系统内物种、组成及物质的量确定后（不发生化学反应时），有确定的数值（对无化学反应的气体系统不予考虑） 尚辅网 ●说明 （1）U有能量的单位（J，or　kJ），是系统的广度性质，绝对数值不知 （2）对组成不变的单相封闭系统 　　 U=f(X,Y)=f(T,V) 故 　 dU=(?U/?T)VdT+(?U/?V)TdV 对I.G　　 (?U/?V)T=0 　　 dU=(?U/?T)VdT 即对I.G. U=f(T) ●结论　理想气体的热力学能只是温度的函数 尚辅网 第三节　热力学第一定律  一、能量守恒——热力学第一定律 　　?说法一——能量守恒 　　?说法二——造不出第一类永动机 　　?说法三——热力学能是状态函数 尚辅网 二、封闭系统热力学第一定律的数学式 对任一封闭系统 U2 　　　 W ，Q U1 U2=U1+Q+W ?U=U2-U1=Q+W=Q- ? psurrdV +W’ 或　　 dU=?Q+ ? W= ?Q- psurrdV + ?W’ 不做非体积功时 ?U=Q+W=Q-?psurrdV 或 dU=?Q+ ? W= ?Q- psurrdV 尚辅网 第四节　定容热、定压热与焓 一、定容热与热力学能 ●推导　由c-sys热一律 dU=?Q+ ? W= ?Q+ ?W’- psurrdV 当不做非体积功， ?W’=0；定容条件下，dV=0 dU=?QV 或 ?U=QV QV ——定容热（效应） ●意义　不做非体积功时，封闭系统定容过程的热效应在数值上等于该过程热力学能的变化值 ●注意　仅在定容且不做非体积功特定条件下，热量和热力学能改变值相等，不应从此式得出热是状态函数的结论 尚辅网 ●结论 (1)隔离系统的热力学能守恒——第一定律的又一种说法 (2)系统从规定的始态变至规定的终态，?U不会因途径不同而不同。故（Q+W）也应与途径无关。但这并不表示Q与W是状态函数，只是说，当始、末状态确定后，据?U=Q+W ，不同途径的热与功之和只取决于始、末状态，而与具体途径无关 尚辅网 5.4.2 定压热与焓(enthalpy) ●定义 H?U+pV （定义式无条件成立） ●应用——定压热与焓 由H=U+pV ?H=(H2-H1)=（U+pV）2 - (U+pV)1 　 = (U2-U1)+(p2V2-p1V1)= ?U+?(pV) =Q+ W’-?psurrdV +?(pV) 在定压及不做非体积功下 =Qp-(p2V2-p1V1)+ ?(pV) =Qp 或 dH=?Qp 尚辅网 ●说明 ——焓和热力学能具有相同的量纲和单位(J，kJ)，是系统的广度性质，绝对数值无法确定 ——注意 　　?焓是状态函数，是系统的性质，无论在何种确定的状态下皆有确定的值。无论什么过程，只要系统状态改变，焓就可能改变。仅在不做非体积功的定压过程中，才有?H=Qp。而决非只有在定压及不做非体积功的过程中才有?H 存在。 　　?在非定压过程或有非体积功的定压过程中， ?H?Qp 尚辅网 例5.2 有物质的量为n的N2（理想气体）由始态p1,V1,T1变至终态p2,V2,T2。若始态温度T1等于终态温度T2，求理想气体焓的变化。 结论　IG 的焓只是温度的函数 H IG =f（T）(理想气体单纯变化) 尚辅网 思考题 1、在孤立系统中发生