热力学第一定律的两个重要推论-Eduwest.PDF

4 热力学第一定律的两个重要推论 将热力学第一定律分别应用于恒容和恒压过程，可以得到两个重要的推论，据此能够 引伸出若干有价值的概念，它们对第一定律的实际应用起着至关重要的作用。本专题就来讨 论这个问题。 1. 两个重要的推论 封闭系统的热力学第一定律数学表达式为 − − dU d Q +d W （4-1） 式中 − 可以包含各种形式的功，诸如体积功、电功、表面功…。但在热力学中习惯将体 d W 积功 − −p 外d V 以外的其它功统称为非体积功，并以d W 表示之。因此，式（4-1）也常表示为 − − dU d Q −p 外d V +d W （4-2 ） − 推论 I ：若封闭系统经历了一个恒容过程，且不作非体积功，则因该过程d W ＝0，由式 （4-1）或式（4-2 ）可得 − dU d QV （4-3 ） 或 ΔU QV （4-4 ） 式中 QV 意指恒容过程系统吸收的热量。故推论 I 表明，封闭系统，不作非体积功时，恒容 过程吸收的热量等于其热力学能的增量。 − 推论 II ：若封闭系统经历了一个恒压过程，且系统只作体积功，则因d W ＝0，p 外 ＝p ＝常数，由式（4-2 ）可得 − dU d Qp −d(pV ) （4-5 ） − d(U +pV ) d Qp （4-6 ） 由于 U，p 和 V 都是状态变量或函数，故式中 U＋pV 也是一个状态函数。现若定义 H U +pV （4-7 ） 并称其为焓，则式（4-6 ）也可表示为 − dH d Qp （4-8 ） 或 ΔH Qp （4-9 ） 式中 Q 意指恒压过程系统吸收的热量。故推论 II 表明，封闭系统，不作非体积功时，恒压 p 过程吸收的热量等于其焓的增量。 切记这两个推论获得的条件是：①封闭系统，②不作非体积功，③恒容或恒压。这也 1 是它们的适用条件。值得指出的是，虽然它们只适用于封闭系统，但与构成系统物质的聚集 状态和系统是否发生相变化和化学变化无关。换句话说，这两个推论，既适用于组成不变的 均相系统，也适用于有相变化和化学变化的系统。 由于恒容或恒压是实验室和工业生产中最常见的操作条件，且两个推论都将热量这个 过程变量与状态函数的增量相等同，从而使热量的计算变得非常简便，因此，在实用上显得 十分重要。 2. 推论要涉及的三个概