[理学]第2章 热力学第一定律1.ppt

单原子理想气体： CV,m=3/2R, Cp,m=5/2R 双原子理想气体： CV,m=5/2R, Cp,m=7/2R 混合理想气体： 凝聚态： Cp,m≈CV,m 摩尔定压热容 定义 在某温度T 时，物质的量为n 的物质在恒压且非体积功为零的条件下，若温度升高无限小量dT 所需要的热量为?Q，则就定义 为该物质在该温度下的摩尔定压热容，以 表示， 对恒压过程 代入有 单位： J·mol-1·K-1 和 的关系 代入 恒压下，将上式除以dT，则 由 有： 理想气体： 小 结 QV = ?U Qp= ?H 热力学基本概念： 热力学第一定律： 体积功： 系统、环境、性质、状态、状态函数、平衡态、过程途径、热力学能。 凝聚态物质 Cp,m≈CV,m 热容 （证明） 机会总是留给做好准备的人！！ 第二章热力学第一定律 The First Law of Thermodynamics 三种过程（单纯pVT变化、相变、化学反应）W、Q、ΔU、ΔH的计算。 能量守恒定律 ΔU = Q + W 核心内容： 主要内容： 理解系统与环境、状态、过程、状态函数与途径函数等基本概念，了解可逆过程的概念。 掌握热力学第一定律文字表述和数学表达式。 理解W、Q、U、H、C、ΔHm(相变)、ΔrHmθ、ΔfHmθ、ΔCHmθ等概念。 重点掌握热力学第一定律在纯PVT变化、相变化及化学变化中的应用，掌握计算各过程的W、Q、 ΔU 、 ΔH的方法。 本章基本要求 1. 系统与环境 系统：作为研究对象的那部分物质 环境：系统以外与之相联系的那部分物质 系统与环境 的相互作用 物质交换 能量交换 传热 作功 体积功 非体积功 §2.1 热力学基本概念和术语 三类系统： 敞开系统(open system)： 与环境间——有物质交换，有能量交换。 封闭系统(closed system)： 与环境间——无物质交换，有能量交换。 隔离系统(isolated system)： 与环境间——无物质交换，无能量交换。 2. 状态与状态函数 决定系统状态的物理量(如p,V,T,Cp,m) 热力学用系统所有的性质来描述它所处的状态，当系统所有性质都有确定值时，则系统处于一定的状态 系统处于平衡态时的热力学性质（如U、H、p、V、T 等）是系统状态的单值函数，故称为状态函数。 （1）状态与状态函数 系统的性质： 系统的状态： 状态函数： 状态函数特点： 状态改变，状态函数值至少有一个改变 异途同归，值变相等；周而复始，其值不变 定量、组成不变的均相流体系统，任一状态函数是另外两个状态函数的函数，如V= f(T,p) 状态函数具有全微分特性： （2）状态函数的分类——广度量和强度量 注意：由任何两种广度性质之比得出的物理量则为强度量，如摩尔体积 等 广度量：具有加和性（如Ｖ、m、Ｕ?) 状态函数 按状态函数的数值是否与物质的数量有关，将其分为广度量（或称广度性质）和强度量（或称强度性质）。 强度量：没有加和性（如p、Ｔ、? ? ） 3. 热力学平衡 热力学研究的对象就是处于平衡态的系统。 当系统的诸性质不随时间而改变，则系统就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡： 1) 热平衡 heat equilibrium:系统各部分T相同; 2) 力平衡 force equilibrium:系统各部分p相同; 3) 相平衡 phase equilibrium:物质在各相分布不随时间变化; 4) 化学平衡chemical equilibrium:系统组成不随时间变化. 物理化学中主要讨论三种过程： 单纯pVT变化过程 相变过程 如气化，凝固，晶型转变…… 化学变化过程 过程：系统从某一状态变化到另一状态的经历称为过程。 途径：实现这一过程的具体步骤称为途径。 4. 过程与途径 恒温过程： dT=0,T=T（环） 恒压过程： dp=0, p=p（外） 恒容过程： dV=0 绝热过程： Q=0 循环过程： ∮dX=0 可逆过程：无限趋近平衡的条件下进行的过程 （非严格定义），实为准静态过程。 根据过程进行的特定条件 ，有： 5. 功和热 功和热都是系统与环境之间传递能量的方式，不是能量存在的形式。 1)功 功用 符号表示。 符号规定：系统得到环境所作的功时 系统对环境作功时 功 体积功 电功 表面功 非体积功 电化学一章讨论 表面化学一章讨论 W不