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1、第二章 热力学第一定律TheFirstLawofThermodynamics物理化学学习要求：理解热力学基本概念、热力学能和焓的定义；掌握热力学第一定律的文字表述及数学表述。理解热与功的概念并掌握其正、负号的规定；掌握体积功计算。重点掌握运用热力学数据计算在单纯pVT变化、相变化、化学变化过程中系统的热力学能变、焓变以及过程热和体积功。第二章热力学第一定律2.1热力学基本概念2.2热力学第一定律2.3恒容热、恒压热、焓2.4热容、恒容变温过程、恒压变温过程2.5焦耳实验、理想气体的热力学能、焓2.6理想气体绝热可逆过程方程式2
2、.7相变化过程2.8热化学2.9由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓作业题习题16，19，23，31,452.1热力学基本概念1.系统(体系)和环境在科学研究时必须先确定研究对象，把研究的对象称为系统或体系。环境（surroundings）与系统相联系的那部分物质称为环境。系统（system）隔开系统与环境的界面可以是实际存在的，也可以是想象的，实际上并不存在的。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。（2）封闭系统（closeds
3、ystem）系统与环境之间无物质交换，但有能量交换。（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。(1)状态和状态函数2.状态和状态函数指静止的，系统内部的状态(state);也称热力学状态；用各种宏观性质来描述状态，如T，p，V，等。状态固定，系统的所有热力学性质也就确定。状态函数系统状态的性质称为状态性质(状态函数)。如：温度、压力、体积、密度、折光率、内能、焓、熵等。状态性质数值仅取决于系统所处的状态，
4、而与系统的经历无关。系统的各种性质（状态性质），均随状态确定而确定，如T,p,V，U又如一定量n的理想气体V=nRT/PV=f(T,p),T,p是独立变量●其变化(如ΔU)只与始末态有关，与变化途径无关。状态1状态2途径1途径2(U1)(U2)状态函数的重要特征：1.状态性质只说明系统当时所处的状态，而不能说明系统以前的状态。2.状态性质的改变量只取决于系统的始态和终态，与变化途径无关。3.状态函数在数学上具有全微分的性质。(2)容量性质和强度性质用宏观可测性质来描述系统的热力学状态，故这些宏观性质又称为热力学变量。可分为两类
5、：容量性质(extensiveproperties)它的数值与系统的物质的量成正比，如体积、质量、熵等。这种性质有加和性。强度性质(intensiveproperties)它的数值取决于系统自身的特点，与系统的数量无关，不具加和性，如温度、压力等。指定了物质的量的容量性质即成为强度性质，如摩尔热容。(3)平衡态当系统的诸性质不随时间而改变，则系统就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：热平衡(thermalequilibrium)系统各部分温度相等。力平衡(mechanicalequilibrium)系统各部分的压力都相等，边
6、界不再移动。相平衡(phaseequilibrium)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)反应系统中各物质的数量不再随时间而改变。过程：系统从某一状态变化到另一状态的经历称为过程。恒温过程：dT=0,T=T（环）恒压过程：dp=0,p=p（外）恒容过程：dV=0绝热过程：Q=0循环过程：∮dX=0可逆过程：无限趋近平衡的条件下进行的过程。3.过程气体可逆膨胀压缩过程系统恢复原状，环境也复原，而未留下任何永久性的变化，称为可逆过程。可逆过程(reversibleproce
7、ss)可逆过程的重要特征：（1）系统与环境始终无限接近于平衡态；（5）等温可逆膨胀过程中，系统对环境作最大功；等温可逆压缩过程，环境对系统作最小功。（3）完成任一有限量变化均需无限长时间；（2）过程的推动力和阻力相差无穷小；（4）正常相变点发生的两相变化；研究“可逆过程”的意义：提高实际过程的效率的可能性；某些重要的热力学函数的改变量，只有通过可逆过程才能求解，而这些函数的改变量很重要。2.2热力学第一定律1.功（work）系统与环境之间传递能量的方式有热和功，除热以外的其它能量都称为功，用符号W表示。功可分为体积功和非体积功
8、两大类。W＞0环境对系统作功(环境以功的形式失去能量)W＜0系统对环境作功(环境以功的形式得到能量)W不是状态函数,不能以全微分表示,微小变化过程的功,用δW表示,不能用dW。非体积功：体积功以外的其它功,以W’表示,如,机械功,电功,表面功等体积功：系统体积V变化时与环
