02章_热力学第一定律1.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 §2.4 热力学第一定律 §2.4 热力学第一定律 一、热力学能 系统总能量通常有三部分组成： （1）系统整体运动的动能 （2）系统在外力场中的位能 （3）热力学能，也称为内能 热力学中一般只考虑静止的系统，无整体运动，不考虑外力场的作用，所以只注意热力学能。 热力学能是指系统内部能量的总和，包括分子运动的平动能、分子内的转动能、振动能、电子能、核能以及各种粒子之间的相互作用位能等。 热力学能是状态函数，容量性质，用符号U表示，其绝对值无法测定，只能求出它的变化值△U。 一、热力学能 二、热力学第一定律 （The First Law of Thermodynamics） 如图所示：若 △UⅠ △UⅡ，这就是永动机！ 一种不供给能量便可连续不断产生能量的机器。 显然是违背了能量守恒原理！ P V A B Ⅰ Ⅱ §2.4 热力学第一定律 一种既不靠外界提供能量，本身也不减少能量，却可以不断对外作功的机器称为第一类永动机，事实证明第一类永动机是不可能制成的。 §2.4 热力学第一定律 二、热力学第一定律 永 动 机 的 设 想 图 几种文字表述： 2。能量是不能凭空产生与消灭。只能从一种 形式转化为另一种形式，而且不同形式的能 量在相互转化时有着严格的当量关系。 1。第一类永动机不可能存在。 3。孤立体系能量守恒。 §2.4 热力学第一定律 二、热力学第一定律 数学表达式： △U＝Q+W 对微小变化 dU = Q + W 热力学能是状态函数，数学上具有全微分的性质，微小变化用 dU表示，它的绝对值尚无法测定，只能求出它的变化值； Q和W不是状态函数，微小变化用 表示。 §2.4 热力学第一定律 二、热力学第一定律 §2.4 热力学第一定律 二、热力学第一定律 热力学第一定律是人类经验的总结，事实证明违背该定律的实验都将以失败告终，这足以证明该定律的正确性。 例：判断下列各过程中的Q，W，△U，用＞0，＜0或＝0表示：当电池放电后，选择不同的研究系统 （1）以水和电阻丝为系统； （2）以水为系统； （3）以电阻丝为系统； （4）以电池为系统； （5）以电池和电阻丝为系统； （6）以水、电阻丝和电池为系统； * * §1.10 压缩因子图——实际气体的有关计算 例2：某体积为28.5L的容器内装有0.3kgNH3（g），测得温度为348.2K，求其压力为多少？ （1）用范德华方程计算。 （2）用压缩因子图计算（实测压力值为1611.1kPa） 热力学第一定律及其应用 环境 surroundings 无物质交换 封闭系统 Closed system 有能量交换 § 2.1 热力学概论 §2.2 热平衡和热力学第零定律──温度的概念 §2.8 热力学第一定律对理想气体的应用 §2.3 热力学的一些基本概念 §2.4 热力学第一定律 §2.5 准静态过程与可逆过程 §2.6 焓 §2.7 热容 §2.9 Carnot循环 §2.10 Joule– Thomson效应 §2.11 热化学 §2.12 Hess定律 §2.13 几种热效应 §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 *§2.16 热力学第一定律的微观诠释 *§2.17 由热力学第零定律导出温度的概念 *§2.18 关于以J(焦耳)作为能量单位的说明 研究宏观系统的热与其他形式能量之间的相互转换关系及其转换过程中各物理量变化所遵循的规律； 热力学共有四个基本定律：第零、第一、第二、第三定律，都是人类经验的总结。第一、第二定律是热力学的主要基础。 化学热力学是用热力学基本原理研究化学现象和相关的物理现象 1.热力学的基本内容 根据第一定律计算变化过程中的能量变化，根据第二定律判断变化的方向和限度。 2.热力学方法和局限性 热力学方法是一种演绎的方法，结合经验所得的基本定律进行演绎推理，指明宏观对象的性质、变化方向和限度。 只考虑平衡问题，考虑变化前后的净结果，但不考虑物质的微观结构和反应机理。 能判断变化能否发生以及进行到什么程度，但不考虑变化所需要的时间。 § 2.1 热力学概论 研究对象