物理化学第二章热力学第一定律及其应用

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1、第二章热力学第一定律及其应用如何从混合物中分离得到纯物质。§2-1热力学概论1.热力学能解决什么问题？预见性问题如：固氮：N2+2H2ONH4NO2现实性问题对于一个反应，要知道在什么条件下产品量多、质好。12.热力学定律的基础、特点和限制热力学定律的根据是两件事实:热源QW第二类永动机第一类永动机（能量不守衡）（1）不能制造出第一类永动机。或不能使一个自然发生的过程完全复原。（2）不能制造出第二类永动机。2根据大量的实验结果和自然现象，得出热力学第一、二定律。优点：结论绝对可靠，如从热力学导出纯

2、液体饱和蒸汽压与温度的关系：热力学定律的特点：(1)大量分子系统（2）不管物质的微观结构（3）不管过程的机理3化学热力学（ChemicalThermodynamics)定义：化学热力学应用热力学原理研究物质体系中的化学现象和规律。依据体系的宏观可测性质和热力学函数关系判断体系的稳定性、变化的方向和变化的程度。主要研究问题包括过程的热效应、体系的相平衡和化学平衡。局限性：1.因不考虑物质的微观结构，因而无法预测物质的性质，如水的汽化热。2.热力学只能处理平衡系统，即考虑系统从一个平衡态变化到另一个平衡

3、态时，系统性质的改变值。不能解决过程的速率问题。4热力学第三定律应用热力学定律来解决化学问题，形成了化学热力学学科，化学热力学四大定律：3.化学热力学主要内容：热力学第一定律———计算变化中的热效应热力学第二定律———解决变化的方向和限度问题，以及相平衡和化学平衡。———解决规定熵函数的数值计算。热力学第零定律———热平衡，定义温度。5隔离系统(IsolatedSystem)—系统与环境即无物质的交换，也无能量的交换。4.热力学系统（System)和环境定义：将所关注的一部分物质或空间与其余的物质或

4、空间分开，称这种被划定的研究对象为热力学系统，简称系统或体系。其余的物质或空间称为环境(Surroundings)系统分类：封闭系统(ClosedSystem)—系统与环境无物质的交换，但有能量的交换。敞开系统(OpenSystem)—系统与环境可以有物质以及能量的交换。6明确所研究的系统属于何种系统是至关重要的。由于处理问题的对象不同，描述他们所需的变量也不同，所适用的热力学公式也有所不同。水绝热箱（1）W水绝热箱（3）如：研究对象为水：水绝热箱（2）7系统的(微观)状态系统的(宏观)性质)统计

5、热力学热力学装置（3）为焦尔（Joule)功转化为热实验，证明了4.16焦耳功=1卡热5.系统的性质和状态（PropertiesandStates)系统的性质——指系统的宏观性质如T,p,V,U…系统的状态——指系统的微观性质如分子，原子，电子相互作用，运动类型，微观结构…系统内部的状态8热力学把具有这种特征的系统性质称为状态函数。系统的性质具有如下特点：1.系统的性质只决定于它现在所处的状态，而与其过去的历史无关。2.系统的状态发生变化时，它的一系列性质也随之而改变，改变多少，只决定于系统的开始状

6、态和终了状态，而与变化的途径无关。如：系统的体积V、压力p、温度T9下面考察系统的性质：温度(T)是否是状态函数？T1=40CT2=40CT1=10CT3=50C(2)T2=290CT1=10CT2=50C(1)加热始态终态二个不同的加热过程：10状态函数的特点：p1V1T1状态1p2V2T2状态2虽然加热的方式不同，但温度的变化值均为40C，而与变化的途径(加热方式)无关。所以温度是状态函数。同样系统的其它性质如压力(p)，体积(V)，热力学能(U)等也是状态函数。（1）系统的

7、状态一定，则状态函数也一定，状态变化，状态函数也随着变化。11状态函数的性质可以用十六字描述:异途同归，值变相同，周而复始，数值还原（2）状态函数的改变值只与始、终态有关，与变化途径无关。如果状态函数进行了一个微小的变化，可以用数学的全微分表示状态函数的微小的变化值，如：（3）系统经过一个循环过程，状态函数的变化值为零。状态函数这些性质在热力学函数计算时非常重要.如水的体积V=f（T，p），温度、压力发生微小变化，引起水的体积变化可以表示为：12联系起来。几点说明：(1)描述系统的状态需多少性质或状

8、态函数？系统的性质很多，但它们并不都相互独立，如用来描述理想气体系统的性质有：p，V，T和n，它们可以用理想气体状态方程：对与封闭系统，只需2个变量，p、T或V、T13大量实验证明：单组分单相封闭系统(如密闭容器中的N2或液态H2O)只需二个系统的性质(T，p或T，V)，来描述这类系统的状态。多组分系统单相(包括敞开系统或组分发生变化)除T，p或T，V外，还需各物质的量n。如对于：或多组分系统多相，如水+苯液-液两相系统的状态需要，除温度，压力外，还需要水相的组成