02章_热力学第一定律-改.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 第二章 热力学第一定律 §2.1 热力学的一些基本概念 三、 状态和状态函数 §2.2 热力学第一定律 二、 功与过程 例如：在恒温条件下，一定量理想气体从相同的始态出发，经不同途径发生膨胀到相同的末态。 功与过程(等外压膨胀） 功与过程(等外压膨胀） 功与过程(等外压膨胀） 功与过程(可逆膨胀） 功与过程(可逆膨胀） 功与过程（可逆压缩） 功与过程（小结） 例题2-2 例题2-3 三、可逆过程（reversible process） 三．简单变温过程中热的计算 5、热容与温度的关系 例题2-4 §2-5 热力学第一定律对理想气体的应用 一．理想气体的热力学能和焓 二．理想气体的热容 三．理想气体的绝热过程 [例题2-7] 一、可逆相变 作业：2.27；2.31 2．等压反应热和等容反应热 3．反应热的测量 氧弹式燃烧热的测量装置的剖面图 4．标准摩尔焓变 作业：P100，2.34（2）、（3）； 2.38 §2.9 绝热节流膨胀——Joule-Thomson效应 4、转化曲线（inversion curve) 转化曲线（inversion curve) 3． 涉及焓的下列说法中正确的是 (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 显然，工作物质（即筒内的气体）不同，转化曲线的T,p区间也不同。 例如， 的转化曲线温度高，能液化的范围大； 而 和 则很难液化。 问题1：理想气体绝热节流膨胀后， 问题2：实际气体绝热节流膨胀后， 以上各种情况均可能发生） 1． 热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于 (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 2．关于焓的性质, 下列说法中正确的是 (A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓 (B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律 (C) 系统的焓值等于内能加体积功 (D) 焓的增量只与系统的始末态有关 (D ) (D ) (D ) 4．当某化学反应ΔrCp,m＜0,则该过程的 随温度升高而 (A) 下降 (B) 升高 (C) 不变 (D) 无规律 (A ) 3mol，0℃，50kPa A 7mol，100℃，150kPa B 绝热恒容的密闭容器中有一绝热耐压的隔板， 两侧如图所示，问抽掉隔板达平衡后的 ? P55例： 2.5.1 解：选A、B所有的气体为研究对象，经历了一恒容、 绝热过程。 抽掉隔板后，两侧迅速到达温度、压力平衡。 恒容过程 绝热 综上 代入数值，得： 据 所以： P96，2.19 2mol，0℃，100kPa A 5mol，100℃，100kPa B 解：选A、B所有的气体为研究对象，经历了一恒外压、 绝热过程。 抽掉隔板后，两侧迅速到达平衡。 恒外压过程 综上 绝热 2mol，0℃，100kPa A 5mol，100℃，100kPa B ①式 2mol A+ 5mol B ②式 ③式 例2-11：在标准压力下，把一个极小的冰块投入0.1kg 268K 的过冷水中，结果使系统的温度变为273K，并有一定量 的水凝固成冰，由于该过程进行的很快，可看作是绝热 过程。已知：冰的熔化焓为333.5 ，在268~273K 之间水的比热为4.21 。 （1）写出系统相态变化，并求出 。 （2）求出 析出冰的质量。 二、有相变的绝热过程 解：（1）设在此过程中，变成冰的质量为x；变化 框图如下： 0.1kgH2O(l) 1atm 268K 绝热 1atm 273K x H2O(s) + (0.1- x) kgH2O(l) 1atm 273K 恒压 （2）选最初0.1kg的过冷水为研究对象，分析得知， 体系经一绝热恒压过程后，体系有少量冰析出，凝固 释放的热量使体系温度升高。 体系经历的过程如下： (0.1-x)kgH2O(l) 1atm 268K (0.1- x) kgH2O(l) 1atm 273K x H2O(l) 1atm 268K 1atm 273K x H2O(s) 1atm 273K x H2O(l) a b 即： 解得： 解题思路：焓变为零，则可以利用状态函数的性质，求出反应终态温度。 例如，燃烧，爆炸反应，由于