第二章化学热力学初步§1.热力学第一定律1.基本概念a.体系ppt课件.ppt

《第二章化学热力学初步§1.热力学第一定律1.基本概念a.体系ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章化学热力学初步§1.热力学第一定律1.基本概念a.体系与环境●体系(System)指我们研究的对象，它包含一定种类和一定数量的物质。●环境(Surrounding)在体系之外又与体系密切相关的部分，称为环境。（体系+环境=宇宙）体系环境能量敞开体系封闭体系孤立体系●封闭体系(closedsystem)：体系和环境之间可以有能量交换而没有物质交换的体系。●敞开体系(opensystem)：体系和环境之间既有能量交换也有物质交换的体系。●孤立体系(isolatedsystem)：和环境既没有物质交换也没有能量交换的体系。b

2、.状态与状态函数状态—体系所有物理性质和化学性质的综合表现。1molH21molH20ºC，1atm0ºC，0.5atm22.4dm344.8dm3状态1状态2状态函数—描述体系宏观状态的物理量（也称体系的性质）。特点：只与始态和终态有关，与途径无关。H2O(s,0ºC,1atm)H2O(g,0ºC,1atm)H2O(l,0ºC,1atm)广延性质－与体系中物质的量成正比，相同条件下有加和性。如V、U、H、S、G等。强度性质－体系中各处的性质是均匀的，与物质的量无关。如P、T、C浓度等。c.过程和途径过程－体系的状态

3、随时间发生的一系列变化。按变化的性质分:*化学过程*物理过程按变化的条件分：恒温（T=0)恒容（V=0)恒压（P=0)循环……….途径－体系变化过程中具体经历的状态。P1T1V1P2T2V2恒温恒压P2T1V’H2O(l,25ºC,1atm)H2O(g,25ºC,1atm)H2O(l,100ºC,1atm)H2O(g,100ºC,1atm)d.内能—体系中各种形式能量的总和。（如：化学键、vanderWaals力、分子的平动能、转动能、振动能……）∆S∆S1∆S2∆S3e.热和功—体系和环境之间能量传递或

4、交换的两种形式。热—体系与环境之间因温差而传递的能量。摩尔热容（C)—1mol物质每升高一度所需的热量。CV—恒容热容Cp—恒压热容单原子分子的理想气体:CV=3/2RCp=5/2R双原子分子的理想气体:CV=5/2RCp=7/2Rnmol物质从T1变到T2的热量变化为：恒压条件下：qp=nCp(T2-T1)恒容条件下：qV=nCV(T2-T1)潜热—体系仅仅发生相的变化或化学变化，而无温度的变化。1mol沸点温度的液体1mol沸点温度的气体1mol熔点温度的液体1mol熔点温度的固体TK的反应物TK的生成物功—除热之

5、外，体系与环境之间传递的其它形式的能量。如：机械功、电功、表面功、膨胀功、压缩功………膨胀功和压缩功又称压强-体积功其它功称为有用功功和热都不是状态函数！2.热力学第一定律U=q-w能量守恒定律q：　体系从环境吸热　（＋）w:体系对环境作功（＋）体系向环境放热　（－）　环境对体系作功（－）例如：一个体系从环境吸热3000kJ，体系对环境作功2500kJ，体系内能变化值U为多少？解：　U＝3000kJ－2500kJ＝500kJU０　体系内能增加　U０体系内能减少3.可逆过程和最大功(1)体积功计算初始高度：L1膨

6、胀后高度：L2活塞移动距离：LW=F·L(力·距离）F/A=P外F=P外·AW=P外·A·LW=P外·V底面积=A例.一热力学体系由A态到B态，沿途径I时，放热100kJ，环境对体系作功50kJ，计算：（1）体系由A态沿途径II到B态，体系对环境作功80kJ，则q为多少？（2）体系由A态沿途径III到B态，吸热40kJ，则W为多少？（3）体系由B态沿途径IV到A态，放热50kJ，则W为多少？解：（1）由已知条件，U1=q1-W1=100-（-50）=50，q2=U2+W2=U1+W2=50+80=30kJ

7、即体系从环境吸热30kJ。（2）W3=q3-U3=q3U1=40–(-50)=90kJ即体系对环境作功90kJ。（3）W4=q4U4=q4(-U1)=-5050=-100kJ即体系对环境作功-100kJ。例题：圆桶内nmol理想气体的压强为P体=1.0atm,V=22.4L,T=273.15K。计算相同温度下，气体反抗0.5atm恒定外压的膨胀过程中，体系对环境做的体积功？解：当达到第二次平衡时：气体的压强为0.5atm，此时体积为44.8L，气体的体积膨胀，体系对环境做功需要消耗体系的能量，所以W为负(-)

8、W=P外·VP外=0.5atmV=22.4dm3W=0.5atm×22.4dm3=11.2atm·dm3=11.2atm·dm3×101.3kPa·atm-1=1132.9kPa·dm3=1132.9J(1kPa·dm3=1J，1atm·dm3=101.3J)例题：1mol液体H2O在