热力学一定律(材料版).pptVIP

物 理 化 学 理学院：车全通 cqt2000@163.com V1 V′ V′′ V2 {V} 等温 {p} p1 p′ p′′ p2 1 2 3 W ＝W 1＋ W 2＋W 3 ＝ － ( p′?V′＋p′′ ?V′′＋ p2 ?V ′′′ ) p1 P1, V1 T p2 P2, V2 T p′ P′, V ′ T p′′ P′′, V ′′ T 2 1 3 2.等温三步膨胀过程 p1 P1, V1 T p2 P2, V2 T 一粒粒 取走砂粒 3.等温可逆膨胀过程 理想气体 {p} p1 p2 V1 V2 {V} ? 恒外压压缩过程 W＝ － p1?V ＝ － p1(V1－V2) 等温（压缩）过程 p1 P1, V1 T p1 ?V p2 P2, V2 T 1.等温一次压缩 V1 V2 {V} {p} 等 温 p1 p2 W ＝ W 1＋ W 2＋ W 3 ＝ －(p′′ ?V ′′′+ p′ ?V′′ + p1?V′) V1 V′ V′′ V2 {V} 等温 {p} p1 p′ p′′ p2 1 2 3 p2 p1 P1, V1 T P2, V2 T p′ P′, V ′ T p′′ P′′, V ′′ T 1 2 3 2.等温三步压缩过程 p1 P1, V1 T p2 P2, V2 T 一粒粒 增加砂粒 3. 等温可逆压缩过程 {p} p1 p2 V1 V2 {V} 等外压可逆压缩过程 理想气体 1 2 ex d d 1 2 V p V p W V V V V = = ò ò - - 1 2 1 2 ln d V V nRT V V nRT V V = = ò - - 对于等温膨胀，可逆过程系统对环境作功最大 V1 V2 p1 p2 {p} {V} 等温一次膨胀过程 －W＝p2?V ＝p2(V2－V1) V1 V′ V′′ V2 {V} {p} p1 p′ p′′ p2 1 3 －W ＝－ W 1＋ (－ W 2)＋ (－ W 3) ＝ p′?V′ ＋p′′ ?V′′ ＋p2 ?V ′′′ 2 {p} p1 p2 V1 V2 {V} 等外压三次膨胀过程 等外压可逆膨胀过程 p1 p2 V1 V2 {V} {p} 等外压一次压缩过程 W＝ － p1?V ＝ － p1(V1－V2) V1 V′ V′′ V2 {V} {p} p1 p′ p′′ p2 1 2 3 -W ＝ W 1＋ W 2＋ W 3 ＝ p′′ ?V ′′′+ p′ ?V′′ +p1?V′ 等外压三次压缩过程 {p} p1 p2 V1 V2 {V} 等外压可逆压缩过程 对于等温压缩,可逆过程环境对系统作功最小 小 结 25oC 2mol 15 dm3 H2, (1) 在恒温条件下，反抗外压为105 Pa 时, 膨胀到 体积为50dm3; (2) 在恒温下, 可逆膨胀到体积为50dm3. 计算两种膨胀过程的功. 解: (1) 该过程为恒外压不可逆过程, W = -p环 ( V2 - V1 ) = - [105×(50-15) ×10-3] = - 3500 (J) 习 题 (2) 该过程为理想气体恒温可逆过程， 恒容热:系统在恒容且非体积功为零的过程中(无相变化，无化学变化），与环境交换的热量,用QV表示。 （标准）(摩尔)恒容热容：（标准压力p?=100kPa条件下）一定量(1摩尔)物质在恒容条件下，温度升高1K所吸收的热，Cv，单位J/K或kJ/K；Cv,m(T),单位J/K或kJ/K； C ?v,m(T)，单位J/K或kJ/K Cv(T) = ( )v ? U ? T = δQv dT 焓及热容 dV=0 (恒容), 且非体积功为零, 故总功 W=0 ?U = QV + W QV = ?U = U2 - U1 或δQV ＝ dU 恒容热只取决于系统的始, 末态, 与过程的具体途径无关。 ΔU = QV = CVdT ∫ 恒容热、恒容热容 气体恒容变温， 液体、固体无相变变温 T T nC U T T V d ) ( 2