物化 01章-热力学第一定律及其应用.ppt

1.4功与过程及可逆过程*例题2：在25oC时，2mol的H2的体积为15dm3，此气体（1）等温下反抗外压105Pa膨胀到50dm3；（2）等温下可逆膨胀到体积为50dm3。计算两种过程的功。2.解（1）外压恒定不变，所以该过程为恒外压不可逆过程（2）此过程为等温可逆过程（1）等容下的热1.5焓*系统发生变化只有体积功而不作其他功：因为ΔU只取决于系统的始态和终态，所以等容热QV也只取决于系统的始态和终态。因为dV=0，所以dQV＝dU，或QV＝ΔU。dU=dQ+dW=dQ–p外dV1.5焓*（2）等压下的热dU=dQp–p外dV等压过程：p始＝p外＝p终＝p（常数）所以：由于U、p、V都是系统的状态函数，所以U+pV也是系统的状态函数，它的改变量也仅仅取决于系统的始态和终态。1.5焓*01定义焓H=U+pV03等压过程中，系统所吸收的热等于系统焓的增加。02焓是状态函数1.6热容*每升高单位温度系统所需要吸收的热。平均热容定义：比热容：系统的质量等于单位质量时的热容。摩尔热容Cm：系统的物质的量为1mol时的热容。等压热容Cp：等容热容CV：1.6热容*热容与温度的函数关系因物质、物态和温度区间的不同而有不同的形式。例如，实际气体的等压摩尔热容与T的关系有如下经验式：01热容与温度的关系：02或03式中a,b,c,c’,...是经验常数，由各种物质本身的特性决定，可从热力学数据表中查找。041.7热力学第一定律对理想气体的应用理想气体的内能和焓理想气体的Cp与CV之差绝热过程盖?吕萨克—焦耳实验（1）Gay-Lussac-Joule实验将两个容量相等的容器，放在水浴中，左球充满气体，右球为真空。水浴温度没有变化，即Q=0；由于系统的体积取两个球的总和，系统没有对外做功，W=0；打开活塞，气体由左球冲入右球，达平衡。（2）理想气体的内能和焓*从盖?吕萨克—焦耳实验得到理想气体的内能和焓仅是温度的函数，用数学表示为：即：在恒温时，改变体积或压力，理想气体的内能和焓保持不变。（3）理想气体的Cp与CV之差*对于理想气体：01因此：02（3）理想气体的Cp与CV之差*统计热力学证明：单原子分子系统：双原子分子（或线型分子）系统：多原子分子（非线型分子）系统：n为分子中所含原子的数目因此：（4）理想气体的绝热过程*气体绝热过程的功在绝热过程中，系统与环境间无热的交换，但可以有功的交换。根据热力学第一定律：这时，若系统对外作功，内能下降，系统温度必然降低，反之，则系统温度升高。因此绝热压缩，使系统温度升高，而绝热膨胀，可获得低温。（4）理想气体的绝热过程*理想气体绝热可逆过程方程式理想气体在不作其它功的绝热可逆过程中：（4）理想气体的绝热过程*STEP4STEP3STEP2STEP1理想气体在绝热可逆过程中，p，V，T三者遵循的关系式称为绝热过程方程式，可表示为：K1，K2，K3均为常数。在推导这公式的过程中，引进了理想气体、不作其它功、绝热可逆过程和CV是与温度无关的常数等限制条件。pV=nRT（4）理想气体的绝热过程*（4）理想气体的绝热过程*若CV与T无关绝热不可逆过程计算过程中未引入其它限制条件，所以该公式适用于组成一定的封闭系统的一般绝热过程，不一定是可逆过程。若绝热不可逆过程为不作其它功的恒外压膨胀，则有：（4）理想气体的绝热过程*3.解：始态1终态2例题3.氦气从的始态0oC,5×105Pa,10dm3，经过下面两个过程(1)绝热可逆和(2)绝热恒外压105Pa膨胀至气体压力为105Pa终态，计算氦气的终态温度T2及两个过程的Q,W,ΔU,ΔH。(假设氦为理想气体)(1)绝热可逆过程绝热可逆（4）理想气体的绝热过程*该气体的物质的量为：计算终态的温度和体积：Q=0（4）理想气体的绝热过程*W和ΔU的计算ΔH的计算（4）理想气体的绝热过程*(2)绝热不可逆膨胀始态1终态2绝热不可逆1.因为绝热不可逆膨胀，不能使用公式来计算终态温度和体积。（4）理想气体的绝热过程*Q=0W和ΔU的计算ΔH的计算1.8热化学*（1）化学反应的热效应化学反应通常伴随着吸热或放热现象的发生，对于这些热效应进行精密测定并且同时对其规律进行研究，从而形成化学热力学的一个重要组成部分—热化学。热化学是热力学第