第1章物质的pVT关系和热性质-第五版.ppt

★物质的聚集状态 ★决定物质聚集状态的两个因素 ★两类最基本的宏观平衡性质 ★得到宏观平衡性质的三种方法 ★ pVT关系研究简史 ★热性质研究简史 1.系统和环境 system and surrounding 2.状态和状态函数 3.四个可以直接观察或测量的基本的状态函数 4.强度性质和广延性质 5.状态方程 1.流体的pVT状态图和pV图 Ⅱ. 物质的热性质 热力学—研究自然界中与热现象有关的各种状态变化和能量转化的规律的科学。 0th law: 阐述热平衡的特点。 1st law: 能量转化在数量上守恒。 2nd law: 阐述热和功的本质差别。 3rd law: 0K时恒温过程的熵变趋于零。 应用 ★运用1st law ，可以建立热和功之间的定量关系； ★运用1st law、2nd law ，可以研究过程的方向和限度。 1.8 热力学第一定律 返回章首 1.功、热和热力学能 功＝广义力×广义位移 系统得功，W 0 系统做功，W 0 摩擦 动能 体积功—伴随着系统体积变化而产生的功。 返回章首 体积功只计环境得到或做出的那部 分。计算体积功的公式中的压力必 须使用外压。 p 非体积功W′—除体积功以外的所有其他功。 热—由于系统与环境的温度有差别而引起的从高温物体到低温物体传递的能量。 系统吸热，Q 0 系统放热，Q 0 返回章首 焦耳热功当量实验 2.热力学第一定律 不论做功的方式如何，在绝热过程中，使一定量纯水升高一定温度所需的功是完全一定的。如101325Pa压力下，1g纯水的温度从14.5℃升高到15.5 ℃，所需要的功是完全一定的，为4.1855J。 ◆ 功和热是系统与环境间传递的两种形式的能量； ◆ 绝热功只决定于系统的初、终状态，与具体过程无关。 W绝热 ∽ △状态函数 W绝热 = △U = U2 － U1 返回章首 热力学能又称内能，符号为U—指系统内部分子之间相互吸引或排斥的位能，分子平动、转动以及分子内部个原子间的振动、电子的运动、核的运动的能量等；热力学能是系统内部所有各种运动的能量的总和。 推广到一般情况 热力学第一定律（封闭系统） 以传热和做功的形式传递 的能量，必定等于系统热力学 能的变化。 第一类永动机是不能实现的。 3.热力学第一定律的微分形式 dU = dQ + dW 功和热是过程变量，无限小过程中热和功不能用全微分形式。 4.焓 ◆ 恒容过程—V1=V2，dV=0 QV = △U dQV = dU 恒容热QV等于系统中U 的变化，只决定于系 统的初终态。 封闭系统 只做体积功 恒容过程 5.恒容热和恒压热 返回章首 ◆ 恒压过程—p=p外，dp=0 Qp = △H ， dQ p = dH 封闭系统 只做体积功 恒压过程 返回章首 恒压热Qp等于系统中H 的变化，只决定于系 统的初终态。 热效应—恒温并只做体积功时系统吸收或放出的热。 恒容热效应QV—恒温且不做非体积功时，封闭系统恒容过程吸收或放出的热。 恒压热效应Qp—恒温且不做非体积功时，封闭系统恒压过程吸收或放出的热。 盖斯定律—不论化学过程是一步完成还是分数步完成，过程总的热效应是相同的。 6.热力学标准状态 液态和固态组分— 下的液态和固态纯物质。 溶质— 下浓度为 或 的理想稀溶液中的溶质。 —标准压力， =0.1MPa。 气态组分— 下处于理想气体状态的气态纯物质。 返回章首 —标准浓度， =1mol·dm-3。 —标准质量摩尔浓度， =1mol·kg-1。 p p=0 实际气体→理想气体的过程示意 实际气体 实际气体=理想气体 理想气体 返回章首 T1 T1 T2 T2 Q1 Q2 Q1 ≠ Q2 1.9 标准热容 返回章首 热容是物质的特性 ★波义耳温度是物质（气体）的一个特性。 ★ Z 大，气体难压缩；Z 小，气体易压缩。 ★波义耳温度高，气体易液化。 返回章首 1.pVT 状态图 2.相图 ★如果系统中存在互相平衡的两相(气液、气固、液固)，它的温度与压力必定正好处于曲线上。 1.4 包括气液固三相的pVT状态图和相图 返回章首 返回章首 水的相图 oa－水的气液平衡线；水的饱和蒸气压随温度的变化；水的沸点随压力的变化。 ★如果系统中存在互相平衡 的气液两相，它的温度与 压力必定正好处于曲线上。 t / ℃ -10 -5 0.01 20 100 374(Tc/℃) P* / Pa 285.7 421.0 610.5 2337.8 101325 22.04(pc/Mpa) 返回章首 oa－水的气液