物理化学-第一章-化学热力学基础.ppt

第一章化学热力学基础;1.1热力学概论;热力学的研究对象;热力学的方法和局限性;1.2基本概念;

一、体系与环境;体系分类;体系分类;体系分类;体系分类;二、过程与途径;常见的变化过程;常见的变化过程;三、状态和状态函数;*状态一定，性质确定。所有性质一定，状态确定。

*多数时，几个关键性质一定，状态即确定。因为性质之间是有联系的。

*状态变化，不一定所有性质均变化。但是只需一个性质变化，状态即变化。

;体系的一些性质，其数值仅取决于体系所处的状态；它的变化值仅取决于体系的始态和终态，而与变化的途径无关。具有这种特性的物理量称为状态函数（statefunction）。;对纯物质（单组分）单相、敞开体系----用三个热力学性质即可确定状态：;Z=f(T，p，n1，n2，……nm);*状态函数的特点：

(1) 数值取决于系统状态，与具体途径无关。状态一定，各状态函数便有唯一确定的值。

(2) 当体系发生变化时，状态函数的值也发生变化，其变化值只取决于系统的初态和末态，与具体途径无关。

(3) 体系还原（循环），状态函数也恢复原状。环积分为零。

(4) 状态函数在数学上具有全微分的性质。;完全微分;表示在保持y不变时,x的微小变化量所引起Z的变化;四、体系的性质;五、热力学平衡态;热力学平衡态;1.3热力学第一定律;(1)热力学能;(2)热和功;(2)热和功;*用W表示；能量单位J或kJ；

*W的取号：体系对环境作功，W0;

环境对体系作功，W0；

*功不是系统性质，不是状态函数；为过程函数，其数值与过程有关；

*功是大量质点以有序运动方式传递的能量。微观对应于分子有序能量的变化，如势能的变化。

*多功并存时：

总功＝体积功＋非体积功

W＝Wexp+Wele(电功)+Wsur(表面功)+...

＝Wexp(体积功)+W’(非体积功);F;膨胀功;设在定温下，一定量理想气体在活塞筒中克服外压，经4个不同过程，体积从V1膨胀到V2所作的功。;T;2.等外压膨胀（pe保持不变）;2;可见，外压差距越小，膨胀次数越多，做的功也越多。;4.外压比内压小一个无穷小的值;（2）外压相当于一??水，水不断蒸发，这样的膨胀过程是无限缓慢的，每一步都接近于平衡态。;4.外压比内压小一个无穷小的值;阴影面积为;小结;总结;在过程4进行的每一瞬间，系统都接近于平衡状态，以致在任意选取的短时间dt内，状态参量在整个系统的各部分都有确定的值，整个过程可以看成是由一系列极接近平衡的状态所构成，这种过程称为准静态过程。;如果将气体压缩，重新回到原来的初始状态，环境对系统所作的功，在数值上与膨胀过程系统对环境所作功是否一样？

(2)膨胀过程的功与具体途径有关，那么压缩过程的功是否也遵循同样的原则呢？;1.一次等外压压缩;一次等外压压缩;2.多次等外压压缩;功与过程（多次等外压压缩）;3.外压始终比内压大一个无限小dp，即由无数个无限缓慢的压缩过程所组成(准静态压缩过程);始

态;功与过程小结;总结：

（1）从以上的膨胀与压缩过程看出，功与变化的途径有关。虽然始终态相同，但途径不同，所作的功也大不相同。

（2）准静态膨胀过程，系统对环境作最大功；准静态压缩过程，环境对系统作最小功。

（3）经过一次准静态膨胀过程，再经过一次准静态压缩过程，若无摩擦等损耗，系统和环境都可以完全恢复原状而未留下任何永久性的变化。

;系统经过某一过程从状态（1）变到状态（2）之后，如果能使系统和环境都恢复到原来的状态而未留下任何永久性的变化，则该过程称为热力学可逆过程。否则为不可逆过程。;可逆过程的特点：

（1）状态变化时推动力与阻力相差无限小，系统与环境始终无限接近于平衡态；

（2）过程中的任何一个中间态都可以从正、逆两个方向到达；

（3）系统变化一个循环后，系统和环境均恢复原态，变化过程中无任何耗散效应；

（4）等温可逆过程中，系统对环境做最大功，环境对系统做最小功。

;三、第一定律的文字表述;第一定律的文字表述;第一定律的数学表达式;17世纪的英国人约翰·维尔金斯（捷斯特城的主教）设计的磁力“永动机”;令爱因斯坦吃惊的中国玩具; 例：如图有一电炉丝浸于水中，通电加热，若选择不同的物质和空间作为系统，Q、W、?U是大于、小于还是等于零？;四、恒容热、恒压热、焓（enthalpy）;恒压热Qp;焓（enthalpy）;焓（enthalpy）;焓的解释：