1-3-热力学第一定律.ppt

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1、物理化学BI—第一章DU=Q+W2021/8/131.4热容1.热容（heatcapacity）使物质温度升高1℃或1K所需要的热量叫热容量，简称热容。单位对于只做体积功的组成不变的单相封闭体系，设体系吸热Q，温度从T1升高到T2，则平均热容定义：2021/8/13真热容：2021/8/132.热容的影响因素A.物质的本性和物态显然物质不同热容量不同。R例如:水和苯的热容不同，同种物质不同物态时热容亦不同，水和水蒸气的热容不同。B.物质的数量1摩尔水和2摩尔水升高一度所需的热量不同，所以热容是个容量性质。比热：规定物质的量为1g（或1kg）的热容。规定物质的量为1mol的热

2、容。摩尔热容Cm：单位为：。单位为：。2021/8/13C.热容与过程有关①等容（或定容）热容CV---等容简单变温过程热的计算2021/8/13②等压（或定压）热容Cp---等压简单变温过程热的计算2021/8/13D.热容与温度有关热容与温度的函数关系因物质、物态和温度区间的不同而有不同的形式。例如，物质的等压摩尔热容与T的关系往往写成如下经验式：式中a,b,c,c’,..是经验常数，其值由各种物质本身的特性决定，可从热力学数据表中查找。2021/8/13变温过程热的计算―简单变温过程,无相变和化学变化把热容与温度的关系式代入积分就可求出热量Q.例：常压下，270gAl

3、从250C（298K）升至5270C（800K）需吸热多少？答案：2021/8/133.理想气体的热容单原子分子理想气体：i=3刚性双原子分子理想气体：i=5Cp－CV=nR或Cp,m－CV,m=R2021/8/131.5标准相变焓相变过程：物质从一个相转移到另一相。如非特别指明，相变过程一般发生在恒温条件下。相变过程伴随吸收或放出热量－相变焓（热）。标准相变焓（热）：相变前后物质温度相同且均处于标准状态时的焓差。标准摩尔蒸发焓标准摩尔熔化焓标准摩尔升华焓2021/8/13（1）可逆（正常）相变—等温等压下的可逆过程液体在其正常沸点时的相变：固体在其正常熔点时的相变：饱和蒸

4、气压下的平衡过程：沸点:蒸气压等于外压时的温度；正常沸点:101.325kPa下的沸点；2021/8/13液（或固）体的饱和蒸气压在一定温度下，液体与其蒸气达平衡时气相的压力即为该液体该温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压。2021/8/13（2）不可逆（非正常）相变—等温等压下的不可逆过程过冷液体凝固：过热液体蒸发：2021/8/13思考：温度对相变焓的影响如何？2021/8/13思考：压力对相变焓的影响如何？一般情况下，压力对凝聚态的相变影响较小；某温度下，?当涉及气相时，压力对物质的焓影响显著。2021/8/13例题：求：两个过程的功、热、热力学变、焓变。相变过程的计算20

5、21/8/13相变、变温过程计算例：常压下，270gAl从250C（298K）升至7270C（1000K）需吸热多少？提示：Al熔点为933K。答案：298K933K933K1000Kslsl2021/8/13例：从手册中查得，Fe的正常熔点为1813K，熔化热ΔfusHm=14kJ/mol，1molQ=？2021/8/13解：非正常相变Qp=ΔH设计途径：2021/8/13Qp=ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3结论：不可逆相变热不可查，需作理论处理！Question：W=?ΔU=?2021/8/131.6热力学第一定律对理想气体的应用在一个絶热容器中放上水和一个连通器，连通

6、器的左球充满气体，右球抽真空。打开活塞，气体由左球冲入右球，达平衡。盖吕萨克1807年，焦耳在1843年分别做了如下实验：实验发现膨胀后水浴温度没有变化，即Q=0；气体向真空膨胀，体系没有对外做功，W=0；2021/8/131.Gay-Lussac-Joule实验以上实验表明，气体向真空膨胀时，热力学能不随体积的变化而变化，即温度不变热力学能也不变。更精确地，实际气体向真空膨胀时水浴温度有微小变化，气体的起始压力越低，dT越小，起始压力越低，实际气体的行为越接近理想气体，所以得出推论：理想气体的热力学能只是温度的函数，与体积、压力无关。2021/8/132.理想气体的热力

7、学能和焓从盖吕萨克—焦耳实验得到理想气体的热力学能仅是温度的函数，用数学公式表示为：即U=f(T)，因为H=U+pV=U(T)+pV=U(T)+nRT，所以推出H=f(T)。即：理想气体的焓也只是温度的函数。2021/8/13学完第二定律后可严格证明。注意：上述结论只适用于一定量的理想气体单纯p、V、T变化！在恒温时，改变体积或压力，理想气体的热力学能和焓保持不变。2021/8/13问题在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的热力学能和焓也不变。2021/8/133.理想气体不同过程的计