物理化学02热力学第一定律ppt课件.ppt

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1、第二章热力学第一定律Thefirstlawofthermodynamics§2.1热力学基本概念及术语§2.2热力学第一定律§2.3恒容热、恒压热及焓§2.4变温过程热的计算§2.5相变热的计算§2.6化学反应热的计算§2.7体积功的计算§2.8热力学第一定律的其它应用举例§2.9热力学第一定律对实际气体的应用本章基本要求理解系统与环境、状态、过程、状态函数与途径函数等基本概念，了解可逆过程的概念。掌握热力学第一定律文字表述和数学表达式。理解功、热、热力学能、焓、热容、摩尔相变焓、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、

2、标准摩尔燃烧焓等概念。掌握热力学第一定律在纯pVT变化、在相变化及化学变化中的应用，掌握计算各种过程的功、热、热力学能变、焓变的方法。§2.1热力学基本概念及术语一、系统与环境二、系统的性质三、状态和状态函数四、平衡态五、过程和途径六、过程函数七、热力学能一、系统与环境1.系统(System):系统之外与之有直接联系的那部分物质或空间研究的对象，即我们感兴趣的那部分物质或空间，也称物系或体系。2.环境(Surroundings):3.系统的分类：敞开系统(OpenSystem)：系统与环境有能量交换，也有物质交换

3、孤立系统(IsolatedSystem)：系统与环境无能量交换，也无物质交换封闭系统(ClosedSystem)：系统与环境有能量交换，无物质交换二、系统的性质1.性质(Quantities、Properties)：系统的宏观性质，如：p、V、T、n、Vm等2.性质分类：(1)广延性质(Extensiveproperties)：与物质的数量成正比，具有加和性。如：V、n(2)强度性质(intensiveproperties)：与物质的数量无关，不具有加和性。如：p、T、Vm广/广=强如：V/n=Vm三、状态与状态

4、函数2.状态函数(statefunction)：系统的宏观性质1.状态(state)：系统所有宏观性质的综合表现3.状态函数的特点：(1)状态确定，则状态函数值确定；(2)状态函数的变化量只与系统的始终态有关，与过程变化的途径无关；(3)状态函数有全微分，状态函数的环积分为零，如∮dp=0。4．经验规律：对组成不变的系统①两个强度性质确定，则所有强度性质确定；②两个强度性质和一个广延性质确定，则所有性质都确定。由此可见：对组成及数量不变的系统，某一状态函数可表示为另外两个状态函数的函数。如：压力可表示为体积和温度

5、的函数p=f(T,V)四、平衡态Equilibriumstate1.定义：一定条件下系统的各种性质均不随时间变化的状态2.平衡态必须满足的条件：热平衡(ThermalEquilibrium):T不变力平衡(ForceEquilibrium):p不变相平衡(PhaseEquilibrium):相态不变化学平衡(ChemicalEquilibrium):组成不变五、过程与途径3.热力学常见过程：(1)纯pVT变化、相变化、化学变化过程(2)可逆过程与不可逆过程(3)循环与非循环过程(4)恒温、恒压、恒容、恒外

6、压、绝热过程1.过程(process)：系统状态发生的任何变化2.途径(Path)：系统状态发生变化过程的具体步骤六、过程(途径)函数过程函数的特点：只有系统发生一个变化时才有过程函数；过程函数不仅与始、终态有关，还与途径有关；没有微分，只有微小量，微小量用X表示。规定：Ｗ＞0系统接受功；W＜0系统对外作功单位：J或kJ1.热(Heat)：系统与环境因温差引起交换的能量，用Q表示规定：Q＞0系统吸热；Q＜0系统放热单位：J或kJ2.功(Work)：除热之外的系统与环境交换的能量，用Ｗ表示分类：体积

7、功和非体积功(W')体积功：系统由于体积变化与环境交换的能量W=F·dl=(F/A)(A·dl)=p环·dV气体dlpamb活塞，面积A图2.2.1体积功示意图lpamb0，膨胀，系统对外作功W<0pamb>p：dV<0，压缩，系统得到功W>0体积功的计算公式：七、热力学能2.热力学能组成：①分子的动能——分子的热运动，是Ｔ的函数。②分子间相互作用势能——主要取决于分子间距离，是Ｖ、Ｔ的函数。③分子内部的能量——电子、原子核等的能量。系统的能量:宏观动能、势能和内能(热力学能)1.热力学能定义：

8、系统内部所有粒子微观能量的总和符号：Ｕ，单位：J或kJ3.热力学能是状态函数，具有广延性质§2.2热力学第一定律Thefirstlawofthermodynamics一、热力学第一定律的文字表述二、热力学第一定律的数学表达式三、热力学第一定律的其他表述四、焦耳实验和气体的热力学能一、热力学第一定律的文字表述隔离系统中能量的形式可以相互转化，但不会凭空产生，也不会自行消灭。