第一章热力学第定律Thefirstlawofthermodynamics.ppt

工科化学（1）课件 安徽理工大学化工系 倪惠琼 制作 第一类永动机不可能实现。 3、热力学第一定律表述之三 二、封闭系统热力学第一定律的数学式 一个封闭系统由始态1变为终态2，系统从环境吸收热量为Q，得到功为W。则 ?U = W+Q 若系统状态变化为无限小量时，上式写成dU = ?W+ ?Q ?规定： 系统得功，W 0；系统做功，W0。 系统吸热，Q 0；系统放热，Q 0。 ?注意：这里的功W包括了体积功和非体积功。即 W=W(体)+W? 或 ?W=?W(体)+?W? (1)隔离系统Q与W均为零，热力学能不变，即隔离系统的热力学能守恒。 ?由热力学第一定律的数学式可得到如下结论： (2)由热力学第一定律可知，系统从规定的始态变至规定的终态，?U 不会因途径不同而不同。 一、恒容热与热力学能 §5.4 恒容热、恒压热与焓 若一个封闭系统发生一个不做非体积功的恒容微小变化过程，即dV =0，可得： dU = ?QV 对一个有限的过程，则 ?U = QV ?恒容热：不做非体积功时，封闭系统恒容过程与环境交换的热。 ?注意：热不是状态函数。仅表明在恒容且不做非体积功这一特定条件下，热量和热力学能的改变值相等，并不表示热和热力学能在概念和性质上完全相同。 如果封闭系统发生一个只做体积功的恒压过程，即 p1=p2=p环，可得： 二、恒压热与焓 整理后得: ?恒压热：不做非体积功时，封闭系统恒压过程与环境交换的热。 令 H=U+pV 于是有： Qp= H2-H1 或 ?QV = dH H称为热力学焓，焓和热力学能具有相同的量纲和单位。焓也是系统的广度性质。焓的绝对数值无法确定。 （2）焓是状态函数，是系统的性质，无论在何种确定的状态下皆有确定的值，而且无论什么过程，只要系统的状态改变了，系统的焓就可能有所改变。 ?注意：（1）不是只有恒压过程才有焓这个热力学函数。 （3）只是在不做非体积功的恒压过程中?H = Qp ，而非恒压过程或有非体积功的恒压过程中?H ? Qp ?任意过程中?H 和Qp的关系： 如果进行一个恒压过程，又有非体积功存在上式变为： ?H = Qp+W? 注意：焓是状态函数，系统的状态发生变化时，状态函数的焓亦随之而改变。 例5.2 有物质的量为n的理想气体由始态变至终态。若始态温度等于终态温度，求理想气体焓的变化。 ?结论：一定量某种理想气体，当其p、V、T性质发生变化，但始态温度与终态温度相等时，则该理想气体的焓不变。即一定量理想气体的焓仅是温度的函数而与系统的压力或体积无关 。 ?显热：仅因系统温度改变而与环境交换的热称为~。 §5.5 热容 相变热或潜热：在一定温度、压力下系统发生相变化时与环境交换的热。 一、热容的定义 设系统从环境中吸收热量Q，温度由T1升高到T2。(假定吸热时不发生相变化，系统的组成也不改变），则定义平均热容 为： 严格的热容(heat capacity)C定义为： 热容的单位为J?K -1。 热量随途径而异，所以热容也因途径不同而不同。 lmol物质的热容称为摩尔热容，用Cm表示，的单位是J?K -1 ?mol -1 ?定压热容：对于组成不变的均相系统，在恒压条件下的热容，记作Cp； ?定容热容：在恒容条件下的热容，记作Cv； 若系统不做非体积功， ?Qp=dH， ?Qv=dU 当系统的温度由T1变为T2时 1mol物质的定压热容称为摩尔定压热容，记作Cp,m；1mol物质的定容热容称为摩尔定容热容，记作Cv,m。 二、热容与温度的关系 根据实验可将物质的定压热容与温度的关系表示成如下两种经验式： 式中a,b,c都是经验常数。 一定量的理想气体，升温dT时，在定压条件下所需的热量?Qp=CpdT，在定容条件下所需的热量?Qv=CpdT，两者之差应等于气体在定压条件下对外所作的体积功pdV，即 三、理想气体的Cp与Cv的关系 因为pV=nRT，在定压条件下微分得pdV=nRdT ，代入上式得： 故