热力学第一定律及热化学课件.pptxVIP

热力学第一定律及热化学;§1.1热力学概论(thermodynamics);●热力学的基础是:;§1.2热力学第零定律—温度的概念;热平衡实验(如图):;温度是由第零定律导出的.当两系统接触达到热平衡时,它们的性质不再变化,意味着两系统必定有一共同的性质,即温度.;§1.3热力学常用的一些基本概念;注意以下几点;;系统的分类:;系统的状态与状态性质;热力学性质的分类及其特征:;如果系统内各部分所有强度性质皆相同,则此系统是均匀的,成为均相系,否则为复相系统.;状态函数;选择理想气体的体积V作为讨论的状态性质,P、T作为独立变数,则函数关系为;全微分函数的三个定理;定理3若z=f(x、y)是状态函数,则下式为全微分;状态函数的偏微商;6.复合函数的微分;状态方程;实际气体状态方程:;热力学平衡态与过程;注意：;过程与途径;热与功;2.功(W);热的符号规定：;§1.4热力学第一定律;封闭系统内热力学第一定律的数学表达式;热力学能(U);若体系自A可经两条不同的途径(1)和(2)到达B(见图),两途径的内能变化必相等,即;体系循环一周,却凭空创造出能量;如此循环下去,能量源源不断地输出,成为第一类永动机,这是违反第一定律的.故内能是体系的状态函数.;准静态过程与可逆过程;下面讨论一些典型恒温过程体积功的求算:;结论:从同一始态出发经不同途径变化到相同终态时,体系作的功是不同的(第三种膨胀功最大).所以功不是状态函数，而是与体系变化途径有关的函数.;二、准静态过程;特征：①过程进行的无限慢,时间无限长(经典热力学不考虑时间因素)；;三.可逆过程;结论:当系统发生某一过程后,若沿着原来途径反向进行时.系统复原,环境也复原,未留下任何永久性的痕迹,则该过程称为可逆过程.;3.热力学效率η;焓;(2)恒压过程中(p1=p2=p外=常数),则有;则前式可以表示为：;§1.5热容量关于热的的计算;恒容热容(CV)和恒压热容(Cp);a、b、c、c’为经验常数,由物质本性决定.;热量的计算;§1.6热力学第一定律对理想气体的应用;(1)从实验中研究系统的内能变化△U：;(2)数学分析：;对焓H：;上两式指出:气体在温度恒定不变时,改变气体的体积或压力,气体内能保持不变.因此,低压气体的内能仅仅是温度的函数,即U=f(T).;恒温过程:;二.理想气体Cp与CV的关系;代入上式得:;三.理想气体的绝热过程;1.绝热可逆过程;曲面是根据pV=nRT绘制的,曲面上任一点代表体系的一个状态，而曲面上一条线代表一个过程。;(b)绝热过程We、△U、△H的计算;(c)绝热可逆过程与恒温可逆过程的比较;必须指出：绝热可逆与恒温可逆过程从同一始态出发,不能到达同一终态.;2.绝热不可逆过程;注意:绝热可逆与绝热不可逆过程从同一始态出发,不能到达同一终态,当二者压力相同时,绝热不可逆膨胀功小一些,消耗内能少一些,故终态温度高一些.;四.理想气体的卡诺循环(Carnotcycle);卡诺循环:由四步可逆过程构成的一个可逆循环过程,称为Carnot循环,如下图所示.;现在讨论卡诺热机的效率:;理想气体经上四步可逆过程,完成一次循环,体系回到原态,△U=0,总过程气体所作功为：;结论:Carnot热机的效率与工作物质无关,只取决与两热源的温差；;当Carnot热机倒转,成为制冷机,其制冷效率为:;§1.7J-T效应—实际气体的△U与△H;通常情况下,实际气体经节流膨胀后多数气体温度降低,而少数气体(H2,He)则温度反而升高.;整个过程体系作净功为：;(2)焦耳—汤母逊系数(Joule-Thomson);转化曲线测定—等焓线;若换作不同的初始态,作系列节流实验,可得若干条形状相似、最高点不同的等焓线,连接最高点得一条转化曲线(见图b).;2.实际气体△U和△H的计算;对实际气体,在节流膨胀过程中dH=0,