第二章 热力学第一定律.pptVIP

第二章 热力学第一定律 本章基本要求 §2-1热力学基本概念及术语 §2-2热力学第一定律 §2-3恒容热、恒压热、及焓 §2-4摩尔热容 §2-5热力学第一定律对PVT过程的应用 §2-6热力学第一定律对相变化的应用 §2-7热力学第一定律对化学变化的应用 §2-8节流膨胀 本章小结与学习指导 讨论题一 讨论题二 第二章热力学第一定律 本章基本要求： 理解系统与环境；状态、状态函数与过程、途径函数等基本概念，了解可逆过程的概念。 掌握热力学第一定律文字表述和数学表达式。 理解功、热、内能、焓、热容、摩尔相变焓、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓等概念。 掌握热力学第一定律在纯 P V T 变化、在相变化及化学变化中的应用，掌握计算各种过程的功、热、内能变、焓变的方法。 §2-1热力学基本概念及术语 一、系统与环境 二、系统的性质 三、状态和状态函数 四、平衡态 五、过程和途径 六、热和功 一、系统与环境 1．系统：我们要研究的对象。可以是物质或空间。也称物系或体系。 2．环境：系统之外与之有密切联系的那部分物质或空间。 3．系统分类： (1)隔离系统（孤立系统）：系统与环境无能量交换，也无物质交换。 (2)封闭系统：系统与环境有能量交换，无物质交换。 (3)敞开系统：系统与环境有能量交换，也有物质交换。 二、系统的性质 性质：描述系统的一些可测定的宏观物理化学量。如：P、V、T、n、Vm等。 性质可分为两类： 强度性质：与物质的数量无关，不具有加和性的性质。如：P、T、Vm 广延性质：与物质的数量成正比，具有加和性的性质。如：V、n 广/物质的总量=强度性质,如：V/n=Vm 三、状态和状态函数 １．状态 系统的状态是由系统的性质来确定的，是系统物理性质和化学性质的综合表现。 ２．状态的特点： 状态确定 所有性质具有确定的值 所有性质具有确定的值 状态确定 性质与状态一一对应，即同一状态某一性质只能为一个值，性质是状态的函数。 ３．状态函数：热力学性质又称状态函数。 ４．状态函数（性质）的特征： ?状态函数的变化量只与始终态有关与过程变化的途径无关。其微小变化可用全微分表示。 状态函数（性质）的基本假定： ?不是彼此独立无关的。对物种、组成不变的系统（处于平衡态），物质的量确定以后，仅有两个独立变化的强度性质。 由此可见：对组成及数量不变的系统，某一状态函数可表示为另外两个状态函数的函数。 如：压力可表示为体积和温度的函数 P=f(T,V) 状态有平衡态和非平衡态，这里若非特别指明，状态即指平衡态。 四、平衡态 １．定义：处于某状态下的系统与其环境之间的一切联系被隔绝，它的所有宏观性质都不随时间变化，则称为平衡态． ２．热力学平衡态必须满足的条件： ?热平衡 ：系统内部及系统与环境间无绝热壁存在时，没有温差。 ?力平衡：系统内部及系统与环境间无刚性壁存在时，没有压差。　 ?物质平衡：无净的物质迁移。包括相平衡 和化学平衡。　　 五、过程和途径 １．过程：系统状态的变化。 ２．途径：：系统完成变化过程的具体步骤。 ３．热力学常见过程： (1)纯ＰＶＴ变化、相变化、化学变化过程。 (2)可逆过程与不可逆过程。 (3)循环与非循环过程。 (4)恒温、恒压、恒容、恒外压、绝热过程。 六、过程函数 １热：系统与环境因温差引起的能量传递形式。 用Ｑ表示。规定Ｑ＞０（正值）表示系统吸热，Ｑ＜０ （负值）表示系统放热。单位Ｊ，kJ 主要讨论显热、潜热、化学过程热。 ２功：广义力乘广义位移；是除热之外的系统与环境交换的能量。 用Ｗ表示。规定Ｗ＞０（正值）表示系统接受功Ｗ＜０(负值) 表示系统对外作功。单位Ｊ，kJ 主要讨论体积功、非体积功（非体积功用Ｗ?表示） ３．体积功：由于系统体积变化，系统与环境交换的能量称为体积功。 　４．体积功计算　（条件Ｗ? ＝０） 微小功：　　 ５．过程函数的特点 ?只有系统发生一个变化时才有过程函数。 ?过程函数不仅与始、终态有关，还与途径有关。微小量用?Q、 ?W表示。 ? Q与W的值必须由环境受到的影响来显示。 §2-2热力学第一定律 一、热力学能（内能） Joule在1840-1850年间做了一系列经典实验，得出一个重要结论：无论以何种方式使一个绝热封闭体系从一定的始态变到一定的终态，所需的功都一样多。（Joule曾用过的方式：使重物下降带动搅拌器搅动水、通电加热水或通过压缩气体加热水） 即： W绝热=U2-UI 证明 W绝热只决定于始终态，与经历的具体过程无关，表明W绝热必定对应于某一个状态函数的变化。这