第 一章 热力学第一定律-1b.pptx

第一章热力学第一定律;

;二、化学热力学研究的内容;化学热力学对化学变化的方向和限度，及外界条件（如温度、压力、浓度等）对反应方向和限度的影响和化学平衡研究对化工生产有重要的指导意义。;1.热力学方法是一种演绎的方法，结合经验所得的基本定律进行演绎推理，指明宏观对象的性质、变化方向和限度。;4.能判断变化能否发生以及进行到什么程度，但不考虑变化所需要的时间。;1.不知道反应的机理和反应速率;如合成氨的工业生产，单纯从热力学的角度分析在常温常压下是完全可能的，实际上却不然。;第二节热力学基本概念;（二）环境（surroundings）;系统与环境之间的“边界”;（1）敞开系统（opensystem）;（2）封闭系统（closedsystem）;（3）孤立系统（isolatedsystem）;大环境;思考:下列哪些说法不正确?;系统其它分类;体系的热力学状态可??宏观可测性质来描述，这些体系的性质又称为热力学变量。可分为两类：;它的数值取决于系统自身的特点，与系统的

数量n无关，不具有加和性，如温度T、压力p、摩尔体积Vm、密度?等。它在数学上是n的零次齐函数。;特点：强度性质与广度性质相互关联;三、热力学平衡态;1.热平衡（thermalequilibrium）;多相共存时，各相的组成和数量不随时间而改变;(二)热力学平衡态须满足的条件;平衡态公理：一个孤立系统，在足够长的时间内必将趋于唯一的平衡态，而且永远不能自动地离开它。;热

力

学

平

衡;思考.下列关于热平衡的说法不正确的有（）;思考.下列关于热平衡的说法不正确的有（）;四、状态函数与状态方程;5.通常采用易于直接测定的强度性质和一些必要的广度性质来描述系统的状态;由系统状态确定的各种热力学性质，称为系统的状态函数.如:温度、压力、而体积、与密度等.;例如，设某状态函数为x,则：;;3.状态函数的微小变化，可以用数学的全微分表示：如dp、dT。;;

;系统状态函数之间的定量关系式称为状态方程;热力学定律不能导出具体系统的状态方程，它必须由实验来确定。;（一）过程(process);当体系与环境间有宏观相互作用（力或机械相互作用，热相互作用，化学相互作用。）时，体系的宏观状态将随时间而变，这时，我们说体系经历了一个宏观过程或热力学过程。;常见的变化过程;常见的变化过程;(7).膨胀和压缩过程;（一）热（heat）;（二）功（work）;功的种类:;广义的功可以看作强度变量与广度变量的乘积;注意：;热力学物理量;一、热力学能（内能）(Internalenergy);

;

注意：

;注意：热力学能不是热量;二、热力学第一定律;到1850年，科学界公认能量守恒定律是自然界的普遍规律之一。;（1-1）和（1-2）是针对封闭系统的热力学第一定律表达试.式中W为一切功的总和;系统吸热;运用ΔU=Q+W时：要注意系统的选择;运用ΔU=Q+W时：要注意系统的选择;运用ΔU=Q+W时：要注意系统的选择;思考：判断下列说法是否正确?;思考：判断下列说法是否正确?;?;无论系统是膨胀还是压缩，体积功均用-PedV表示.

注意:pe是指外压力;二、体积功的计算;例1-1：1mol液态水在373K和外压恒定为100kPa时完全蒸发成水蒸气，试求此过程的△U。已知373K和100kPa时，液态水和水蒸气的密度分别是958.8和0.5863kg/m3，此过程水的蒸发热为40.63kJ/mol。;例1-1a：1mol液态水在273K和外压恒定为100kPa时凝结为冰，试求此过程的W。已知273K和100kPa时，液态水和冰的密度分别是958.8和0.920kg/m3。;?;例1-1c:某会场开会有1000人参加，若每人平均每小时向周围散发出400kJ的热量。试求：

(1)如果以礼堂中空气和椅子等为系统，则在开会时的30分钟内系统的热力学能增加了多少？

(2)如果以礼堂中的空气、人和其他所有的东西为系统，则其热力学能的增加又为多少？;三、几种过程的功;设在定温下，一定量理想气体在活塞筒中克服外压,经4种不同途径，体积从V1膨胀到V2所作的功。;（1）一次恒定外压膨胀所作的功;图1-2气体不同膨胀过程示意图;2次等外压膨胀过程示意图;图1-3各种过程的体积功（膨胀）;功与过程;功与过程;在过程进行的每一瞬间，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