物理化学1章热力学基本定律与函数(1.2).ppt

* 旁白3分钟：讨论例题中的三个近似。 * 旁白15分钟：从34页~36页讨论例题。 * 旁白5分钟：解释焦耳—汤姆逊实验。 * 旁白2分钟：导出焦耳——汤姆逊系数。 * 旁白5分钟：讨论焦耳—汤姆逊系数及其应用。 体系绝热可逆膨胀与绝热不可逆膨胀所达到的末 态体积相同时，可逆体系对外作功大于不可逆体 系对外作功，这证明可逆功＞不可逆功！！ 绝热可逆与恒温可逆比较：恒温可逆功最大！！ 末态体积相同 V1 V2 p P温(2) P绝(2) P1 P2 V绝(2) V温(2) 末态压强相同 2.相态变化 固 液，固 气，液 气，固1 固2 分可逆相变和不可逆相变两种情况： （1）可逆相变 在正常相变点处进行的相变过程可视为恒温恒压 可逆过程，则Qp=△H，称为相变热，如蒸发热 (△vapH)，升华热(△subH)，熔化热( △fusH)等， 或△vapHm， △subHm，△fusHm，等等。 W =－p△V，△U = Q+W =△trsH－p△V 看例4-10，注意计算过程中的近似处理： ※考虑冰融化时：△V1 ≈ 0，则△U1≈△H1 ※考虑水升温时： △V2≈ 0，则△U2≈△H2 ※考虑水蒸发时： V气＞＞ V液， 则△V = V气 － V液≈ V气 ， W =－p△V ≈ －pV气 = －nRT （2）不可逆相变 非正常相变过程，设计同始末态可逆过程来计 算状态函数的变化值。 解：设计一个始末态与之对应的可逆过程 H2O(l), 105℃、po H2O(g), 105℃、2po H2O(l), 100℃、po H2O(g), 100℃、po H2O(g), 105℃、po ① ② ③ ④ 例：将过热水从105℃、pΘ蒸发成105℃、2pΘ 的水蒸气。求△H和△U。 过程①：W1≈0, 过程②：W2≈ - pVg = -nRT, △U2 = Q2 + W2= n△vapHm－nRT △H2 = Q2 = n△vapHm W3 = - p△V = - p(V1－V2) = nR(T2－T1) 过程③：△U3 = Q3 + W3, 过程④：△U4= △H4 = 0 △U = △U1 + △U2 + △U3 + △U4 △H = △H1 + △H2 + △H3 + △H4 注意：功和热不是状态函数，不能按对应可逆过 程的功和热之代数和计算，只能按原过程计算。 在本例中需要作近似计算，将过程分为两步： H2O(l), 105℃、po H2O(g), 105℃、2po H2O(l), 105℃、2po ⑴ ⑵ 第一步△V ≈ 0，故 W⑴ ≈ 0， 第二步△V ≈ Vg，故 W⑵ ≈－2pΘVg =－2nRT1， 则：W ≈－2nRT1，Q = △U － W 五、焦耳—汤姆逊效应 左侧：p1V1，右侧：－p2V2，W = p1V1 －p2V2 Q = 0，△U = U2 － U1 = W = p1V1 －p2V2 则 U2+ p2V2 = U1+ p1V1，因为 H = U + pV 所以 H1 = H2 ，即：△H = 0 实际气体节流膨胀为恒焓 过程！！！ V1 V2 p1 p2 T1 T2 p1 p2 H = H(T，p)，方程两边作微分得： 恒焓过程dH = 0 则： 因为 H = U + pV 且： 令： 可导出： μ是经过恒焓膨胀，体系温度随压强的变化率。 μ值的大小与符号，取决于 而 ＞0， 随体系、压强和温度而变（P187图） 对大多数气体而言，在常温下μ＞0。 焦耳—汤姆逊实验的实际应用就是制冷。 科技成果转化为生产力，造福于人类。 * 旁白3分钟，联系前三章的内容，引出化学热力学在化学课程体系中的作用与地位 * * 旁白2分钟：阐明热的概念。 * 旁白5分钟：由物理对功的定义，导出体积功的计算式。要求自学教材中的例题，提醒注意例题的计算结果与结论。 * 旁白7分钟：介绍与解释热力学第一定律的表述与实质；引出热力学能，讨论其物理意义，导出第一定律的数学表达。 * 旁白2分钟：解释焦耳实验的意义及结果。 * 旁白3分钟：说明反抗恒定外压膨胀和压缩的不可逆性。 * 旁白3f分钟：讨论多步膨胀和压缩作功情况。 * * 旁白3分钟：讨论可逆过程的特点。 * 旁白10分钟：理解可逆过程体系对外作功最大，提问加深理解。 * 旁白3分钟：由第一定律，借恒压过程引出焓，并明确其状态函数的特征。 * 旁白5分钟：讨论焓变的物理意义，焓非能