02热力学第一定律71100.ppt

第二章热力学第一定律Chapter2 the First Low of Thermodynamics 基本内容 基本要求 理解热力学概念：平衡态、状态函数、可逆过程、反应进度、热力学标准态； 理解热力学第一定律的叙述和数学表达式； 理解热力学能、焓、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓等概念； §2.1 热力学基本概念 1.系统与环境 2.系统的性质(the property of system) 状态函数法 根据状态函数的性质，状态函数X的改变量ΔX 研究可逆过程的意义 1. 某些实际过程可近似当做可逆过程处理 2. 为提高实际过程的效率提供了参考依据 3. 实际过程的限度－－平衡，可用可逆过程来描述。 4.在热力学中，实际变化过程的状态函数的改变量无法计算时，需设计一系列可逆过程来进行计算。 5.热力学平衡（thermodynamics equilibrium） §2.2 热力学第一定律（The first Law of Thermodynamics） 1.功 (work) 功的计算分析： (1)恒外压过程(pamb恒定): 2 热（heat） 3 热力学能（thermodynamics energy） 例1: 系统从初态分别经A、B两途径到达相同的终 态，则下述各项正确的是（ ） （1）WA＝WB （2）QA＝QB（3） ?UA＝ ?UB §2.3 恒容热（QV)、恒压热(QP)与焓(H)Constant volume heat, Constant pressure heat and enthalpy §2.3 恒容热、恒压热与焓(续） 4. 上述二式将Qv和Qp与状态函数U、H的改变量ΔU和ΔH联系起来，给出了计算Q的唯一途径。 QV=ΔU及Qp=ΔH两关系式的意义举例 小结 下次课内容提要 §2.4热容与过程热的计算 2. CV,m和Cp,m 的关系 3.过程热的计算（对pVT变化） 对纯凝聚态： §2.5焦耳实验Joule experimental 理想气体的内能和焓 由H=U+pV=U+nRT(理气）可推得： H = f (T) （理气pVT变化） pVT变化Q计算公式及适用条件分析 例：将10.0g523K、2.00×105Pa的CO(g)等压降温到273K，计算此过程的Q、ΔU、 Δ H。已知在此温度区间 §2.6 功的计算 1、可逆体积功 2、可逆过程 (1)可逆过程是在系统内部以及系统与环境之间都无限接近于平衡(推动力无限小)的条件下进行的。 (2)在可逆过程进行的任一瞬间，如果将条件变化无穷小量，过程逆向进行，且当系统循原途径返回到初始状态时，环境也同时完全复原。 3.可逆体积功的计算 2.绝热可逆过程 热力学第一定律的应用--- 应用举例 例1 10mol理想气体，由始态300K、1000kPa依次经历下列过程：(1)恒容加热到600K； (2)再恒压冷却到500K； (3)最后可逆绝热膨胀至400K。求整个过程的W、Q、 ΔU及ΔH 。 已知γ＝Cp，m/ Cv，m＝1.4。 例题解 γ＝Cp，m/ Cv，m＝1.4 Cp，m－Cv，m＝R 例题解 例题解 例题讨论(续) 在前述内容中，重点掌握pVT变化过程系统与外界交换的能量的定量计算。即： §2.7 相变化过程 相变焓的获得 （2）不可逆相变： §2.9 化学计量数、反应进度和标准摩尔 反应焓 1.化学反应计量式：aA+bB = lL+mM ? 0= ?νBB， ν B：化学计量数，对产物取正，反应物取负。 2.反应进度? ： nB (?) = nB(0)+ ν B ? §2.10化学反应热的计算 反应热计算思路 4. 任意温度T下 ?rHm ?(T) 的计算 －－状态函数法与Kirchhoff 公式 基希霍夫(Kirchhoff) 公式  ——状态函数法的必然结果 §2.11节流膨胀与Joule－Thomson效应 本章的中心问题 T1＝300K P1＝1000kPa T2＝600K P2＝？ V2＝V1 T3＝500K P3＝P2 V3＝？ T4＝400K P4＝？ V4＝？ n＝10mol, γ＝Cp，m/ Cv，m＝1.4 Q和W是过程的变量，与状态变化的具体途径有关，应分步计算而后求和： WA＝0 WB＝－p2（V3－V2）＝－nR（T3－T2） T1＝300K P1＝1000kPa T2＝600K P2＝？ V2＝V1 T3＝500K P3＝P2 V3＝？ T4＝400K P4＝？ V4＝？ n＝10mol, γ＝Cp，m/ Cv，m＝1.4 整个过程的热为: T1＝300K P