热力学第一定律及其应用ppt课件.ppt

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1、热力学第一定律2021/7/29第一章热力学第一定律1.1热力学概论1.2热力学第一定律1.7热化学1.3体积功、可逆过程与最大攻1.4焓与热容1.5热力学第一定律对理想气体的应用1.6实际气体1.8几种反应焓变1.9反应焓变与温度的关系——基尔霍夫定律2021/7/291.1热力学概论热力学的研究对象热力学的方法和局限性系统与环境体系的分类体系的性质热力学平衡态状态函数状态方程热和功过程与途径几个基本概念：2021/7/29热力学的研究对象研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及其转换过程中所遵循的规律

2、；研究各种物理变化和化学变化过程中所发生的能量效应；研究化学变化的方向和限度。2021/7/29热力学的方法和局限性热力学方法研究对象是大数量分子的集合体，研究宏观性质，所得结论具有统计意义。只考虑变化前后的净结果，不考虑物质的微观结构和反应机理。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。局限性不知道反应的机理、速率和微观性质，只讲可能性，不讲现实性。2021/7/29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

3、想象的。这种被划定的研究对象称为体系，亦称为物系或系统。环境（surroundings）与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。2021/7/29系统分类根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：（1）敞开系统（opensystem）系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。2021/7/29系统分类根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：（2）封闭系统（closedsystem）体系与环境之间无物质交换，但有能量交换。2021/7/29体系分类根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：（

4、3）孤立系统（isolatedsystem）系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为隔离系统。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。2021/7/29系统分类2021/7/29系统的性质用宏观可测性质来描述系统的热力学状态，故这些性质又称为热力学变量。可分为两类：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，在数学上是一次齐函数。强度性质（intensiveproperties）它的数值

5、取决于系统自身的特点，与系统的数量无关，不具有加和性，如温度、压力等。它在数学上是零次齐函数。指定了物质的量的容量性质即成为强度性质，如摩尔热容。2021/7/29热力学平衡态当体系的诸性质不随时间而改变，则体系就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：热平衡（thermalequilibrium）体系各部分温度相等。力学平衡（mechanicalequilibrium）体系各部的压力都相等，边界不再移动。如有刚壁存在，虽双方压力不等，但也能保持力学平衡。2021/7/29热力学平衡态相平衡（phaseeq

6、uilibrium）多相共存时，各相的组成和数量不随时间而改变。化学平衡（chemicalequilibrium）反应体系中各物的数量不再随时间而改变。当体系的诸性质不随时间而改变，则体系就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：2021/7/29状态函数系统的一些性质，其数值仅取决于系统所处的状态，而与系统的历史无关；它的变化值仅取决于系统的始态和终态，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）。状态函数的特性可描述为：异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。状态函

7、数在数学上具有全微分的性质。2021/7/29状态方程系统状态函数之间的定量关系式称为状态方程（stateequation）。对于一定量的单组分均匀系统，状态函数T,p,V之间有一定量的联系。经验证明，只有两个是独立的，它们的函数关系可表示为：T=f（p,V）p=f（T,V）V=f（p,T）例如，理想气体的状态方程可表示为：pV=nRT2021/7/29热和功功（work）Q和W都不是状态函数，其数值与变化途径有关。系统吸热，Q>0；系统放热，Q<0。热（heat）系统与环境之间因温差而传递的能量称为热，

8、用符号Q表示。Q的取号：系统与环境之间传递的除热以外的其它能量都称为功，用符号W表示。功可分为膨胀功和非膨胀功两大类。W的取号：环境对系统作功，W>0；系统对环境作功，W<0。2021/7/29过程与途径过程（process）定义：系统发生状态变化的方式，如所经历的中间状态以及与环境的作用。物质状态的变化：单纯P、V、T变化；相变化和化学变化。途径（path）系统变化的具体步骤；2021/7/29思考题“功、热与内能均是能量，