热力学第一二定律习题课课件.ppt

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1、《物理化学》热力学第一、二、三定律习题课基本概念：体系、环境、功、热、过程等；热力学第一定律和内能；可逆过程和不可逆过程；计算理想气体在各种过程中的U、H、Q和W；应用生成焓、燃烧热计算反应热。应用盖斯定律及基尔霍夫定律；状态函数及其性质；基本要求热力学第二定律的意义，自发变化的共同性质；热力学函数ΔS、A、G的定义和物理意义；dS、dA、dG判别变化的方向及其使用条件；熟练的运用吉布斯–亥姆霍兹公式；熟练的计算一些简单过程中的ΔS、ΔA、ΔG；热力学第三定律的意义。宏观热力学第二定律热力学第一定律膨胀功、焓、热容热化学等压过程等温过程等容过程绝热过程典

2、型热力学过程赫斯定律基尔霍夫定律赫氏、吉氏自由能基本过程熵变的计算等压过程等温可逆过程等容过程麦克斯韦关系式吉–亥方程式焓H:体系所作的膨胀功:或热容C:理想气体不管化学反应是一步或几步完成的，这个过程的热效应总是相同的。亥姆霍兹自由能A：吉布斯自由能G：热力学第三定律规定熵基本公式什么叫体系？什么叫环境?选择体系的原则是什么?功和热都是能量的传递形式,两者区别何在？什么是内能？什么是状态函数？Q和W不是体系的性质,而与过程有关,所以热力学过程中Q+W也由具体过程所决定？焓的物理意义是什么？是否只有等压过程才有ΔH？熵变的定义和熵的热力学性质是什么？热温商就

3、是过程的熵变吗？用熵变来判断过程的性质，条件是什么？熵既然是状态函数，它的变化与过程无关，为什么熵变值又能够作为过程性质的判别？吉布斯自由能意义、性质和吉布斯自由能变化的物理意义？用吉布斯自由能来判断过程的性质，条件是什么？过程WHUQ自由膨胀p外=0等容过程dV=0等压过程dp=0等温过程可逆恒外压绝热过程可逆不可逆相变dp=0,dT=0化学过程只作膨胀功(dp=0)有电功nRTlnV1/V2=nRTlnp2/p1p外(V1–V2)W=-∫p外dV=00000000000∫CVdT=CVTCVT=QVCpT-pVp外=pCpTCVTCpT

4、Q=-WQ=-WCV(T2-T1)=(p2V2-p1V1)/(-1)CVTCVTCpTCpT-p(Vg-Vl)=-nRTQ=nLnL－nRTnL-ngasRT-pV+W电Qp=HU-W总U=Q+WU=Q+WH=QpQ-W电例1.填下列表格(体系为理想气体)例2.计算下列四个过程中，1mol理想气体所做的膨胀功，已知气体的始态体积为25dm3，终态体积为100dm3，始态和终态温度均为100℃。(1)恒温可逆膨胀；(2)向真空膨胀；(3)在外压恒定为终态气体压力下膨胀；(4)开始膨胀时，在外压恒定为体积等于50dm3时气体的平衡压力下膨

5、胀，当膨胀到50dm3后，再在外压减到体积等于100dm3时气体的平衡压力下膨胀。试比较这四种过程的功，它们说明什么问题。1)2)3)4)例3.如图是一个绝热壁的气缸，其活塞水平方向移动时，可视为无摩擦效应，活塞的两边装有理想气体，其两边的空间体积为20dm3，温度为25℃，压强为1个大气压，将气缸的左侧加热直至它对活塞右边的气体加压到2个大气压。假设CV=5卡/度·摩，γ=1.4。计算：1)对右侧气体所做的压缩功；2)压缩后气体的终态温度；3)活塞左边气体的终态温度；4)过程中对体系供热多少？1)2)3)4)例4.绝热恒容箱中有一绝热隔板，用销钉固定位置。

6、隔板两边均有1摩尔N2。去掉销钉并达平衡后，求平衡压力，以及过程的W，Q，U和H?N21mol298K10atmN21mol298K1atmABN21mol298-T1pN21mol298+T2pABN2可视为理想气体。去掉销钉左边气体膨胀，右边气体被压缩，A向B做功，A室温度降低；B室温度升高。∵隔板–绝热，此过程可视为绝热过程，故有：U1=Q+W1=W1U2=Q+W2=W2W1=–W2U1=–U2U1=CV,1T1U2=CV,2T2∵n1=n2=1.0mol；CV,1=CV,2∴

7、T1

8、=

9、T2

10、体系达平衡后：p1=p2=pp

11、1V1=nRT1p2V2=nRT2p(V1+V2)=R[(T–T1)+(T+T2)]=2RT∵T1=T2T=298K整个体系为一孤立体系，故有：此体系最终的压力为一定值，但是体系的最终温度为一不定值,其具体数值取决于膨胀过程的可逆程度。始态终态C2H2和C6H6的生成反应分别为:2C(石墨)＋H2(g)＝C2H2(g)……(1)6C(石墨)＋3H2(g)＝C6H6(l)……(2)利用方程(1)和(2)进行组合,如何才能使C2H2和C6H6进行分别位于方程的左右两边呢?(3)=–3×(1)+1×(2)Hess定律:一个化学反应无论是一步完成还是多步完成

12、,总的热效应是一样的.例5.25℃、p下:3C2H