物理化学热力学第一定律小结.ppt

* * 第二章　热力学第一定律 小　结 一、热力学基本概念 二、主要公式及使用条件 一、热力学基本概念 1、系统和环境 系统： 环境： 系统分为三类： 隔离系统：孤立体系，环境与体系间即无能量交换又无物质交换 封闭系统：体系与环境无物质交换但有能量交换。 敞开系统：体系与环境即有能量交换又有物质交换。 即研究的对象。 是系统以外，与之相联系的那部分物质。 2、系统的宏观性质 热力学系统是大量分子、原子、离子等微观粒子组成的宏观集合体。这个集合体所表现出来的集体行为，如p，V，T，U，H，S，A，G 等叫热力学系统的宏观性质。 　分为两类： 　强度性质－－系统的性质参数数值与物质的量无关，不具有加和性。如：p, T 等 　广度性质－－系统的性质参数数值与物质的量成正比，有加和性，如：V, S, U, H, G 等 3、相的定义 系统中物理性质及化学性质均匀的部分。 均相系统；非均相系统 4、系统的状态和状态函数 系统的状态是指系统所处的样子。 系统的宏观性质称为系统的状态函数。 当系统的状态变化时，状态函数的改变量只决定于系统 的始态和终态，而与变化的过程或途径无关。 6、系统的变化过程与途径 系统的变化过程分pVT变化过程，相变化过程，化学变化过程 可逆过程的特点： (i)　在整个过程中系统内部无限接近于平衡； (ii) 在整个过程中，系统与环境的相互作用无限接近于平衡，因此过程进展无限缓慢；环境的温度、压力与系统的温度、压力相差甚微，可看做相等； (iii) 系统和环境能够由终态沿着原来的途径从相反方向步步回复，直到都恢复到原来状态。 可逆过程－－ 　　　　　　物系内部与环境间在无限接近于平衡时所进行的过程 (v) 循环过程：　 始态＝末态，所有状态函数的改变量 均为零； (vi) 对抗恒外压过程：pamb=Const. (vii) 自由膨胀过程：向真空膨胀，W=0 ②、几种主要的pVT变化过程 (i) 恒温过程： (ii) 恒压过程： (iii) 恒容过程： (iv) 绝热过程： 相变化过程是指系统中发生的聚集态的变化过程。 如液体的汽化、气体的液化、液体的凝固、固体的熔化、固体的升华、气体的凝华以及固体的不同晶型间的转化等。 ③、相变化过程 ④、化学变化过程与反应进度 　即是B 的化学计量数。对产物取正，反应物取负。 反应进度定义为：　　　　　， 为反应进度，单位：mol 二、主要公式及使用条件 1、热力学第一定律的数学表示式 吸热为正，放热为负。系统得功为正，对环境作功为负。适用于封闭体系的一切过程。 2、焓的定义 3、焓变 　　　　　　　式中△(pV)为pV乘积的增量，不是体积功。 　　　　　　理想气体单纯pVT变化的一切过程， 　　　　　　真实气体的恒压变温过程， 　　　　　　纯的液体、固体物质压力变化不大的变温过程。 ① ② 4、热力学能(又称内能)变 　　　　　适用于理想气体单纯pVT变化的一切过程。 5、恒容热和恒压热 ②、摩尔定压热容和摩尔定容热容 　分别适用于无相变变化、无化学变化、非体积功为零的恒压和恒容过程。 ③、 　　　　　　　　　　　　　　　　　适用于理想气体。 6、热容的定义式 ①、定压热容和定容热容 7、体积功 ①、定义式 或 ②、恒外压过程 ③、理想气体恒压过程 ④、理想气体恒温可逆过程 ⑤、理想气体绝热过程 适用于Cv,m为常数的过程。 8、理想气体可逆绝热过程方程 上式中，　　　　 称为热容比，适用于Cv,m为常数，理想气体可逆绝热过程pVT的计算。 9、标准摩尔反应焓 式中 及 分别为相态为β的物质B的标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓。上式适用于ξ=1 mol，在标准状态下的反应。 　　理想气体 　　实际气体 12、节流膨胀系数的定义式 又称为焦耳-汤姆逊系数。 H＝f (T. p) 节流膨胀过程为等焓过程。 练习题 1、1mol 0℃、101.325kPa , 的单原子理 想气体经一个可逆过程，体积增加一倍， △H=2092J, Q=1674J。 （1）计算终态的温度、压力、△U和W。 （2）若气体经过等温和等容的两步可逆变化过程 达到上述终态，计算△H、△U、Q和W。