第二章 热力学第一定律及其应用ppt课件.ppt

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1、物理化学电子教案—第二章2021/9/26第二章热力学第一定律§2.1基本概念及术语§2.2热力学第一定律§2.10可逆过程与可逆体积功§2.3恒容热、恒压热、焓§2.4摩尔热容§2.5相变焓§2.7化学反应焓§2.8标准摩尔反应焓的计算2021/9/261.系统与环境系统（System）在科学研究时必须先确定研究对象，把一部分物质与其余分开，这种分离可以是实际的，也可以是想象的。这种被划定的研究对象称为系统，亦称为物系或体系。环境（surroundings）与系统密切相关、有相互作用或影响所能

2、及的部分称为环境。系统环境2021/9/26系统分类根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：（1）封闭系统（closedsystem）系统与环境之间无物质交换，但有能量交换。2021/9/26系统分类（2）隔离系统（isolatedsystem）系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为孤立系统。有时把封闭系统和系统影响所及的环境一起作为孤立系统来考虑。2021/9/26系统分类绝热，恒容，无非体积功的封闭系统为孤立系统2021/9/26系统分类（3）敞开系统（opensystem）系

3、统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。2021/9/26例．在一个绝热容器中盛有水，水中浸有电热丝，通电加热，如将下列不同对象看作是系统，则分别为何种系统：gl(1)以液态水为系统；(2)绝热箱中的所有水为系统；(3)以绝热箱中的所有水和电热丝为系统；(4)以绝热箱中的水、电热丝及外接电源为系统。敞开系统封闭系统封闭系统孤立系统系统分类2021/9/262.状态和状态函数性质：用以描述系统的热力学状态，亦称热力学状态函数状态：指静止的系统内部的状态，也称热力学状态；是系统的性质的总和。系统所有

4、性质确定后，系统就处于确定的状态。反之，系统的状态确定后，系统的所有性质均有各自确定的值。理想气体T，p，V，n2021/9/26体系的一些性质，其数值仅取决于体系所处的状态，而与体系的历史无关；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)。状态与状态函数2021/9/26状态函数的特性：异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。状态函数的性质：(1)状态函数的值取决于状态，状态改变则状态函数必定改变（但不一定每个状态函数都

5、改变）；任何一个状态函数改变，系统的状态就会改变。状态与状态函数2021/9/26(2)状态函数在数学上具有全微分的性质。全微分的两个性质：(a)全微分的积分与积分途径无关环路积分为零(b)全微分为偏微分之和。(3)热力学状态函数是系统热力学状态的单值函数状态与状态函数2021/9/26状态函数的分类：(1)广度性质（extensiveproperties）又称为容量性质，它的数值与体系的物质的量成正比，如体积、质量、熵等。这种性质有加和性。(2)强度性质（intensiveproperties

6、）它的数值取决于体系自身的特点，与体系的数量无关，不具有加和性，如温度、压力等。状态与状态函数2021/9/26V1,T1V2,T2V=V1+V2T≠T1+T2V：广度量T：强度量状态与状态函数2021/9/26平衡态：在一定条件下，系统中各个相的热力学性质不随时间变化，且将系统与环境隔离后，系统的性质仍不改变的状态，则体系就处于热力学平衡态。平衡态热平衡力平衡相平衡化学平衡单一温度单一压力无任何相变化学反应停止状态与状态函数2021/9/26热平衡力平衡相平衡化学平衡热力学平衡态确定数值和物理

7、意义的强度性质的状态函数补充说明：若系统内有绝热壁和刚性壁隔开时，只要壁的两侧各自处于平衡态，则系统也处于平衡态状态与状态函数2021/9/263.过程与途径系统从一个状态变到另一个状态，称为过程。前一个状态称为始态，后一个状态称为末态实现这一过程的具体步骤称为途径过程是抽象的，途径是具体的；同一个过程可有不同的途径。2021/9/26系统变化过程的分类(1)单纯pVT变化(2)相变化(3)化学变化具体的常见过程：1)恒温过程(T＝T环＝C)4)绝热过程(Q=0)2)恒压过程（P=P外压＝C）3

8、)恒容过程(V=定值)5)循环过程(△X=0)可逆过程2021/9/26开心一练1．当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。2．在101.325kPa、100℃下有lmol的水和水蒸气共存的系统，该系统的状态完全确定。××2021/9/264.功和热功和热是系统状态发生变化过程中，系统与环境交换能量的两种形式。SI单位为焦耳(J)1.热(heat)a)定义：体系与环境之间因温差而传递的能量称为热，用符号Q表示。单位：KJ或J。