02 热力学第一定律-1(2学时2010材料)

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1、物理化学电子教案华南师范大学物理化学研究所物理化学精品课程网上论坛http：//sce.scnu.edu.cn/course/phychem/第二章热力学第一定律第二章热力学第一定律2.1热力学概论2.2热力学的一些基本概念2.3热力学第一定律2.4焓和热容2.5理想气体的热力学能和焓2.6几种热效应2.7化学反应的焓变2.1热力学概论1.热力学的研究对象2.热力学的研究方法和局限性热力学第一定律的发现18世纪“热质论”：热是物质中一种流体1798年：B.Thompson于Munich军工厂研究炮筒摩擦生热1840s’

2、：德国医生J.Mayer发现：消化食物维持体温1840s’：英国物理学家Joule，热功当量实验证明能量转换关系1cal=4.18JJamesPrescottJoule(1818-1889)热力学研究的基本内容热力学—研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及其转换过程中所遵循的规律；热功当量能量有各种不同的形式，可以相互转变，但能量的总值不变。热力学的理论基础1850年，（Joule1818-1889，英国人）建立能量守恒定律（热力学第一定律）1848；1850年，Kelvin（1824-1907，英国人）；Clausi

3、us（1822-1888。德国人）研究热功转换问题（热力学第二定律）热力学第一定律、热力学第二定律奠定了热力学的理论基础将热力学的基本原理用于研究化学现象以及与化学有关的物理现象，称为化学热力学。研究化学变化的方向和限度。判断在某条件下，指定的热力学过程变化的方向和可能达到的最大限度。（1）研究化学过程及其与化学密切相关的物理过程中的能量转换关系和转换过程中所遵循的规律化学热力学要解决的问题：热力学研究的基本内容热力学第一定律—计算化学反应中的热效应；热力学第二定律—解决化学和物理变化的方向和限度，以及相平衡和化学平衡等

4、问题；热力学第三定律—阐明绝对熵的定义与数值；热力学第零定律—研究热平衡，导出了温度这一状态函数，并给出了比较温度的方法。热力学研究的基本内容热力学的方法和局限性热力学方法研究对象是大数量分子的集合体，研究宏观性质，所得结论具有统计意义。只考虑变化前后的净结果，不考虑物质的微观结构和反应机理。能判断变化能否发生以及进行到什么程度，但不考虑变化所需要的时间。局限性不知道反应的机理、速率和微观性质，只讲可能性，不讲现实性。2.2热力学的一些基本概念1.系统和环境2.系统的宏观性质3.热力学平衡态4.状态函数5.过程和途径系统

5、与环境系统（System）在科学研究时必须先确定研究对象，把一部分物质与其余分开，这种分离可以是实际的，也可以是想象的。这种被划定的研究对象称为体系，亦称为物系或系统。环境（surroundings）与体系密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。系统与环境敞开体系封闭体系孤立体系根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：问题：三种体系各有什么特点？系统的分类（1）敞开系统（opensystem）系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。（2）封闭系统（closedsystem）系统与环境之间无物质交换，但有能量交

6、换。（3）孤立系统（isolatedsystem）系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为隔离系统。有时把封闭系统和系统影响所及的环境一起作为孤立系统来考虑。1.完好保温杯2.不保温的保温杯3.有裂缝的保温杯请判断下列情况下的保温杯各属于系统？系统的分类系统环境划分随需要而改变系统分类系统环境新界面新环境新孤立系统思考：锌与稀盐酸反应生成氢气和氯化锌是开放系统还是封闭系统？ZnZnZn+2HClZnCl2+H2封闭体系开放体系判断下列情况下属于什么体系？一杯热水放在一下绝热箱中。(1)把水作为体系。(2)把水

7、与水蒸气作为体系结论：系统、环境可根据需要而划分。系统不同，描述他们的变量也不同，所使用的热力学公式也会不同思考：（3）把绝热箱中的水、水气、空气作为一个体系。系统的宏观性质用系统的一些宏观可测量来描述系统的热力学状态，这些可测量称为系统的宏观性质。广延性质(extensiveproperties)广延性质又称为广度性质、容量性质强度性质(intensiveproperties)强度性质与系统的数量无关，例如：广延性质与系统的数量成正比，例如：系统的宏观性质热力学平衡态当体系的诸性质不随时间而改变，则体系就处于热力学平衡

8、态，它包括下列几个平衡：热平衡（thermalequilibrium）体系各部分温度相等。力学平衡（mechanicalequilibrium）体系各部的压力都相等，边界不再移动。如有刚壁存在，虽双方压力不等，但也能保持力学平衡。热力学平衡态相平衡（phaseequilibrium）多相共存时，各相的组成和数量不随时