第一章热力学第一定律解析.ppt

第一章 热力学第一定律 3、系统状态发生变化时，其内能的改变量是一定的，但在实现这一状态变化的各个可能过程中，热和功可以有不同的值。 例如：对于反应 每当有1mol 锌置换出1mol铜时，系统地内能减少249.4kJ。 即： （1）途径Ⅰ：将锌片直接插入硫酸铜水溶液中； （2）途径Ⅱ：将锌片与铜片构成原电池。 第一章 热力学第一定律 途径Ⅰ：锌片直接插入溶液 途径Ⅱ：锌与铜构成原电池 即内能减少表现为向环境放热。 即内能减少表现为向环境放电。 第一章 热力学第一定律 四、典型实例 — 电冰箱问题 夏天，有一用绝热材料做成的房间，门窗紧闭，房内放置一台电冰箱并通电。现分别选择以下不同对象作为系统，试判断下列情况下 、 的符号。 第一章 热力学第一定律 分析： （1）以刚放入冰箱的食品为系统； （2）以冰箱为系统（设冰箱温度恒定）； （3）以冰箱和电源为系统； （4）以冰箱和房间为系统； 第一章 热力学第一定律 （5）以房间为系统； （6）以冰箱、电源以及房间为系统（隔离系统）； 不妨以房间为系统： （7）将冰箱门打开，凉气袭人，能代替空调吗？ 这种情况下房间只会越来越热，所以不能代替空调。 第一章 热力学第一定律 夏天，有一用绝热材料做成的房间，门窗紧闭，房内放置一台电冰箱并通电。若将冰箱门打开，房间会降温凉快下来吗？ [ 前面提出的问题—冰箱能代替空调吗？] 不能！ 第一章 热力学第一定律 §1-3 等容过程热、等压过程热及焓 一、等容过程热 QV 1、定义：在等容过程中（系统既不做体积功，也不做非体积 功）系统所吸收或放出的热量，称为等容过程热。 2、特性： 根据热力学第一定律 即 等容过程系统吸收的热量在数值上等于其内能的增量。 第一章 热力学第一定律 二、等压过程热 Qp 1、定义：在等压过程中，若系统只做体积功且不做非体积功， 则系统所吸收或放出的热量，称为等压过程热。 2、特性： 根据热力学第一定律 第一章 热力学第一定律 等压过程系统吸收的热量在数值上等于其焓的增量。 即 对于 不妨令 则 2、等压过程热 Qp的特性 H 命名为焓 第一章 热力学第一定律 三、焓（H ） 1、定义： 2、特点： （1）焓是状态函数，只取决于系统的始态和终态； （2）焓具有能量单位（kJ/mol ），但没有确切的物理意义； （3）由于大多数的过程是在等压条件下进行的（如熔化、 凝固等），引入“焓”这个状态函数可以大大简化对 一些复杂 过程的研究。 第一章 热力学第一定律 §1-4 热容与热量的计算 问题导入 — 自热米饭问题 传统方便食品需要开水浸泡才能食用。 一些特殊人群，如野外探险、旅游、部队 以及民警执行任务等，如果没有开水就无 法食用。自热米饭食用时不用开水、火或 电，撕开外包装，将里面自带的纯净水包 倒在发热包上，水和发热包自动混合升温， 将米饭和菜肴蒸熟，8-15分钟即可食用。 第一章 热力学第一定律 自热米饭内包装 第一章 热力学第一定律 一、热容（C ） 1、概念：在不发生化学反应和相变，且不做非体积功的条件 下，一定量的物质温度升高一度所吸收的热量。 2、分类： （2）平均热容： 实验证明，温度间隔不同，平均热容的数值也不同，即平均热容随温度而变。 （1）摩尔热容（Cm）：使1mol物质温度升高1K所吸收的热量。 单位： 第一章 热力学第一定律 （3）真热容： （4）等容热容： （5）等压热容： 物质的热容除了与温度有关，该与加热过程有关。 等压摩尔热容 ： 等容摩尔热容 ： 第一章 热力学第一定律 二、热容与温度的关系（经验公式） 或者 （常用于高温） 其中： Cp,m — 等压摩尔热容， a，b，c，c′ — 常数； T — 热力学温度，K。 第一章 热力学第一定律 典型实例： 试计算727℃时， 解： 由书P294附录Ⅱ查得： Al2O3(α) 在 298-1800K 之间 Cp,m与 T 的关系式为: 将 T = 727+273 = 1000K 代入上式得： 第一章 热力学第一定律 三、热量的计算 1、利用平均热容来估算。 例：在中频感应炉中熔炼灰铸铁。现欲使1.5t的铁水从1300℃ 升温至1450 ℃，问需吸收多少热量？ 已知液态铸铁的平均热容