南开大学物理化学-02章_热力学第一定律.ppt

物理化学电子教案 ——第二章 第二章 热力学第一定律 第二章 热力学第一定律 §2.1 热力学概论 §2.3 热力学的一些基本概念 §2.4 热力学第一定律 §2.4 热力学第一定律 §2.5 准静态过程与可逆过程 §2.6 焓 §2.6 焓 §2.7 热 容 §2.8 热力学第一定律对理想气体的应用 §2.9 Carnot 循环 热机效率 冷冻系数 热泵 热泵 §2.10 Joule-Thomson效应 转化温度（inversion temperature) 等焓线（isenthalpic curve) 等焓线（isenthalpic curve) 等焓线（isenthalpic curve) 转化曲线（inversion curve) 转化曲线（inversion curve) 转化曲线（inversion curve) 实际气体的 pV~p 等温线 实际气体的 pV~p 等温线 实际气体的 pV~p 等温线 van der Waals 方程 §2.11 热化学 等压热效应与等容热效应 反应进度（extent of reaction ） 标准摩尔焓变 标准摩尔焓变 注意事项 §2.12 Hess定律（Hess’s law） Hess定律 §2.13 几种热效应 自键焓估算反应焓变 自键焓估算生成焓 自键焓估算生成焓 标准摩尔离子生成焓 标准摩尔离子生成焓 标准摩尔燃烧焓 标准摩尔燃烧焓 标准摩尔燃烧焓 利用燃烧焓求化学反应的焓变 利用燃烧焓求生成焓 *溶解热和稀释热 *溶解热和稀释热 稀释热 §2.14 反应焓变与温度的关系——Kirchhoff定律 §2.14 反应焓变与温度的关系——Kirchhoff定律 §2.15 绝热反应——非等温反应 §2.15 绝热反应——非等温反应 *§2.16 热力学第一定律的微观诠释 热力学能 热力学能 功 功 功 热 热和功微观说明示意图 热和功微观说明示意图 热和功微观说明示意图 热和功微观说明示意图 热容 热容 运动自由度 单原子分子的平动能 单原子分子的平动能 能量均分原理 设在一个封闭的近独立子系统(粒子之间相互作用能很少）中，粒子的总数为N，分布在能量不同的 个能级上，在 能级上的粒子数为 ，则有： 在组成不变的封闭系统中，若状态发生了微小变化，则热力学能的变化为 对（2）式微分，得： 对照宏观的第一定律， 就可找出 和 与微观量的对应关系。 保持各能级上粒子数不变，由于能级改变所引起的热力学能变化值 保持能级不变，由于能级上粒子数的改变所引起的热力学能变化值 项是各能级上粒子数不变，能级升高或降低所引起的热力学能的变化值。 根据物理中的力学性质，在力 的作用下，使系统边界在 方向上发生了 的位移，系统所做的功为： 则总的功为： 在经典力学中，粒子的平动能可表示为： 由于系统与环境有了功的交换，系统的能量就会变化。粒子的能量是坐标 的函数 坐标改变，能量也改变 什么是标准态？ 随着学科的发展，压力的标准态有不同的规定： 用 表示压力标准态。 最老的标准态为 1 atm 1985年GB规定为 101.325 kPa 1993年GB规定为 1?105 Pa。标准态的变更对凝聚态影响不大，但对气体的热力学数据有影响，要使用相应的热力学数据表。 什么是标准态？ 气体的标准态为： 温度为T、压力 时且具有理想气体性质的状态 液体的标准态为： 温度为T、压力 时的纯液体 固体的标准态为： 温度为T、压力 时的纯固体 标准态不规定温度，每个温度都有一个标准态。 一般298.15 K时的标准态数据有表可查。 焓的变化 反应物和生成物都处于标准态 反应进度为1 mol 反应（reaction） 反应温度 若参加反应的物质都处于标准态，当反应进度为1 mol 时的焓变，称为标准摩尔焓变 用符号 表示 表示化学反应与热效应关系的方程式称为热化学方程式。 例如：298.15 K时 式中： 表示反应物和生成物都处于标准态时，在298.15 K，反应进度为1 mol 时的焓变。 代表气体的压力处于标准态。 因为U, H 的数值与系统的状态有