大学物理化学经典课件1-2-热力学第一定律.ppt

物理化学BI—第一章 1.1 热力学基本概念 1.1.2 体系的性质 体系的状态 体系的状态 体系的状态函数 状态函数的特点 状态函数的特点 “设计途径法”或称“绕道法” 热力学方法的特点和局限性 状态函数的特点 状态方程 1.1.3 热力学平衡态 热力学平衡态 1.1.4 热力学过程 常见的过程 常见的过程 ④绝热过程（adiabatic process) 体系与环境之间不发生热的传递。 对那些变化极快的过程，如爆炸，快速燃烧，体系与环境来不及发生热交换，那个瞬间可近似作为绝热过程处理。 ⑤相变过程：体系聚集状态发生变化 ⑥化学变化过程：化学反应 说明 1.1.5 热力学能、热和功 热力学能 体系总体能量状况： 整体动能、整体势能、热力学能 热力学能 热力学能 热力学能的绝对值无法确定，但一个体系在某一状态下它的热力学能是多少没有意义，这并不影响我们讨论问题，我们关心的焦点是体系由始态变到终态后热力学能的改变量是多少。 热和功 对热和功的几点交待 对热和功的几点交待 对热和功的几点交待 对热和功的几点交待 对热和功的几点交待 关于体积功 关于体积功 关于体积功 作业 10 mol理想气体由25℃，1.00MPa膨胀到25℃，0.100MPa。设过程为： (i)向真空膨胀； (ii)对抗恒外压0.100MPa膨胀。 分别计算以上各过程的功。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 * DU = Q+W 1.1.1 体系与环境 1.1.2 体系的性质、状态及状态函数 1.1.3 热力学平衡态 1.1.4 热力学过程 1.1.5 热力学能、热和功 性质：热力学体系是大量分子、原子、离子等微观粒子组成的宏观集合体。这个集合体所表现出来的集体行为，如p、V、T、U、H、S、A、G等叫热力学体系的宏观性质(或简称热力学性质)。 广度性质（extensive properties） 又称为容量性质，它的数值与体系的物质的量成正比，如体积、质量等。这种性质有加和性，在数学上是一次齐函数。 强度性质（intensive properties） 它的数值取决于体系自身的特点，与体系的数量无关，不具有加和性，如温度、压力等。它在数学上是零次齐函数。指定了物质的量的容量性质即成为强度性质，如摩尔热容。 状态：如体系中物质的数量，化学成分，温度，压力，物态都确定，就称该体系处在一定的状态，也可以说状态是体系的物理性质和化学性质的综合表现。 所有性质确定，状态确定； 状态一定，所有性质均有确定的值。 要描述体系状态，是否需列出所有性质？ 独立变量数f：描述体系状态时最少需要指定的独立的宏观性质的个数。 对于一定量组成不变的均相体系，体系的独立变量数为2。 例：T=273K，P=101.3kPa的1molO2。 状态函数（state function） ：描述体系状态的宏观物理量都叫状态函数或叫状态性质，例如温度，压力，体积，质量，密度，浓度等等都是体系的状态函数。宏观可测性质用来描述体系的热力学状态，故这些性质又称为热力学变量。 体系的状态与宏观性质之间具有单值对应关系，因此热力学将体系的宏观性质又称为体系的状态函数。 （1）定态下有定值； a.单值；b.与历史无关，与未来无关。 （2）当体系的状态变化时，状态函数的改变量只决定于体系的始态和终态，而与变化的过程或途径无关。 Question 经过一个循环过程： 设计途径必须遵循的原则： （1）物理量可测量； （2）易进行数学运算。 热力学方法的三大特点： 不管物质结构 不管过程的细节 没有时间概念 局限性： 只知其然而不知其所以然 （3）状态函数在数学上具有全微分性质 任一状态函数Y，微分dY，变化值 状态函数在数学上是一个全微分量，而状态函数的微分是全微分。 体系状态函数之间的定量关系式称为状态方程（state equation ）。 对于一定量的单组分均匀体系，状态函数T,p,V 之间有定量的联系。经验证明，三个状态函数中只有两个是独立的，另一个随之而定。它们的函数关系可表示为： T=f（p,V） p=f（T,V） V=f（p,T） 例如，理想气体的状态方程可表示为： pV=nRT 当体系的诸性质不随时间而改变，则体系就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡： 热平衡（thermal equilibrium） 体系中各部分的温度都相等，无温度差。 力学平衡（mechanical equilibrium） 体系各部分的压力都相等，无不平衡的力存在。 相平衡