1a 热力学第一定律.ppt

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1、第一部分　热力学第一定律热力学概论热力学第一定律可逆过程焓热容热力学第一定律对理想气体的应用热化学几种热效应热反应与温度的关系—基尔霍夫定律主要内容第一节热力学概论热力学的目的和内容热力学的方法及局限性热力学基本概念体系与环境体系的性质热力学平衡态状态和状态函数热和功热力学的目的和内容目的：热力学是研究能量相互转换过程中所应遵循的规律的科学。内容：1.利用一律解决化学变化的热效应问题。利用二律解决指定的化学及物理变化实现的可能性，方向和限度问题，以及相平衡、化学平衡问题。3.利用热三律可以从热力学的数据解决有关化学平衡的计算问题。热力学的方法及局限性研究的对象是大数量分

2、子的集合体，所得结论具有统计性，不适合于个别分子、原子等微观粒子；只能告诉我们在某种条件下，变化能否发生，进行程度，而不能说明所需的时间、经过的历程、变发生的根本原因。优点：不考虑物质的微观结构和反应机理。局限性：只考虑平衡问题，只计算变化前后总账；热力学基本概念1.体系与环境2.体系的性质体系：所研究的一部分物质或空间，从其余的物质或空间中划分出来，这种划定的研究对象叫体系或系统(封闭系统、开放系统、孤立系统)。环境：与体系密切相关的其它部分称环境a.广度性质b.强度性质3.热力学平衡态：同时满足热平衡、力学平衡、相平衡、化学平衡的体系才是热力学平衡体系。4.状态和状态函

3、数体系的状态：是由许多宏观热力学变量(物理量)，如温度、压力等来描述和规定的。状态函数：用于描述和规定体系状态的宏观性质，称状态函数或状态性质，也称热力学函数，热力学性质。5.热和功当体系状态变化时，由于体系和环境温度不同而使体系与环境间传递的能量称为热(Q)；当体系状态发生变化时，在体系与环境间除热外以其它各种形式传递的能量，通称为功(W)。体积功(We)和非体积功(Wf)体积功的定义δWe=-pedV或We=∑-pedV热力学第一定律的表述表述1：能量既不能创造，也不能消灭，它只能从一种形式转变为另一种形式，在转化中能量的总量不变，即能量守恒与转化定律。表述2：第一类永

4、动机是不能实现的。第一类永动机是一种循环做功的机器，它不消耗任何能量或燃料而能不断对外作功的机器。这是与能量守恒定律相矛盾的。第二节热力学第一定律定义：体系内部一切形式的能量的总和包括组成体系所有粒子的各种运动能及相互作用能。2.热力学能是状态函数，用符号U表示。结论◎体系的状态一定时，热力学能是单值函数。◎热力学能的绝对值是无法确定的。◎体系状态发生变化时，其热力学能的改变值只决定于体系的初、终态。热力学能(U)∆U=Q+W★体系吸热Q为正即Q>0，反之，Q为负，Q<0。★体系对环境作功(体系发生膨胀)，δWe<0；环境对体系作功(体系发生压缩)，δWe>0。★W为总功

5、。热一律的微分式dU=δQ+δWe+δWf★热一律一方面说明了热力学能、热和功可以相互转化；另一方面表明了它们转化时的数量关系。★Q、W不是状态函数，不能用微分符号表示。热力学第一定律的数学表达式热一律表明△U与途径无关1.对封闭体系由过程的Q、W求出△U；对于隔离体系Q=0，W=0，∆U=0；3.对不作其他功的等容过程，W=0，则∆U=QV热力学能是体系内部贮存的能量，它是体系的状态函数，广度性质，其绝对值尚无法确定。第三节可逆过程功与过程可逆过程功与过程等温过程n=1molT1=273Kp2=1×101325PaV2=22.4×10-3m3设一理想气体体系的始终态如下

6、n=1molT1=273Kp1=4×101325PaV1=5.6×10-3m3始态终态可以经由下列几种不同的途径体系从V1膨胀到V21.恒外压膨胀，过程一步完成(pe保持不变)设在定温下，一定量理想气体在活塞筒中克服外压经3种不同途径，体积从V1膨胀到V2所作的功。(2)克服外压为，体积从膨胀到。2.分多次等外压膨胀所作的功(1)克服外压为，体积从膨胀到；阴影面积代表功OOO可见，外压差距越小，膨胀次数越多，做功越多。3.外压比内压小一个无穷小的值总是控制外压pe比体系的压力p小一个无穷小量dp，让体系连续膨胀至终态。对理想气体可以看出│W3│＞│W2│＞│W1│，过程3体

7、系所做的功最大，通过无限慢的连续变化实现，因此这个过程接近于平衡态，相当于标准态过程。可逆过程(reversibleprocess)体系经过某一过程从状态(1)变到状态(2)之后，如果能使体系和环境都恢复到原来的状态而未留下任何永久性的变化，则该过程称为热力学可逆过程，否则为不可逆过程。上述过程3可看作是一种可逆过程。从始态到终态，再从终态回到始态，体系和环境都能恢复原状。可逆过程的特点：※状态变化时推动力与阻力相差无限小，体系与环境始终无限接近于平衡态；※在反向的过程中，体系和环境都完全恢复到原来的状态；※在