《热力学一定律》ppt课件2

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1、第二章热力学第一定律0目录§2.1热力学基本概念§2.2热力学第一定律§2.3恒容热、恒压热、焓§2.4热容,恒容变温过程、恒压变温过程§2.5焦耳实验,理想气体的热力学能、焓§2.6气体可逆膨胀压缩过程,理想气体绝热可逆过程方程式§2.7相变化过程1§2.8溶解焓及混合焓§2.9化学计量数、反应进度和标准摩尔反应焓§2.10由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓§2.11节流膨胀与焦耳-汤姆逊效应§2.12稳流过程的热力学第一定律及其应用2理解热力学概念：平衡态、状态函数、可逆过程、反应

2、进度、热力学标准态；基本要求理解热力学第一定律的叙述和数学表达式；掌握pVT变化、相变化和化学变化过程中，热、功及状态函数U、H的计算原理和方法，会用状态方程（理想气体状态方程）和有关物性数据（摩尔热容、相变焓、饱和蒸气压等）。掌握热力学能、焓、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓等概念；3§2.1热力学基本概念主要内容:系统与环境,系统的性质,系统的状态,过程与途径,热力学平衡,热、功与热力学能。1.系统和环境系统：我们所研究的那部分物质，即研究的对象；环境：是系统以外，与之相联系的那

3、部分物质。系统与环境间有界面(假想的或真实的)分开，相互间可以有物质或能量的交换。4系统分为：封闭系统、隔离系统和敞开系统。隔离系统的例：一个完好的热水瓶：既不传热,也无体积功与非体积功的交换,且无物质交换.敞开系统的例：一个打开塞子的热水瓶：既有能量交换，又有物质交换。封闭系统的例：一个不保温的热水瓶：传热但无物质交换；一个汽缸:有功的交换,但无物质交换.5描述系统需要用到热力学性质，研究系统要涉及状态和状态变化。2.状态和状态函数（1）这里所说的状态是指静止的系统内部的状态,即热力学态,与系统的在

4、环境中机械运动的状态无关。在本书中，研究的都是热力学平衡状态（热平衡、力平衡、相平衡和化学平衡）。纯物质单相系统有各种宏观性质，如温度T，压力p,体积V，热力学能U等等。系统的状态是它所有性质的总体表现。状态确定以后，系统所有的性质也就确定了。与达到该状态的历程无关。所以，各种性质均为状态的函数。6pVTCp…U总和性质描述了状态使成为确定因为，各种性质间存在一定的联系，所以并不需要指定所有的性质才能确定系统的状态。在除了压力以外，没有其它广义力的场合，由一定量的纯物质构成的单相系统，只需指定任意两个

5、能独立改变的性质，即可确定系统的状态。7状态函数两个重要特征：①状态确定时，状态函数X有一定的数值；状态变化时，状态函数的改变值X只由系统变化的始态(1)与末态(2)决定，与变化的具体历程无关：X=X2–X1。②从数学上来看，状态函数的微分具有全微分的特性，全微分的积分与积分途径无关。若对于一定量的物质，已知系统的性质为x与y，则系统任一其它性质X是这两个变量的函数，即：例对物质的量为n的某纯物质、单相系统，其状态可由T，p来确定，其它性质，如V，即是T，p的函数。V=f(T,p)8利用以上两个特

6、征,可判断某函数是否为状态函数。若单相系统为混合物，则确定其状态除了需两个性质外，还需有该相组成。若系统为由n种物质组成的混合物，要确定其组成，需(n–1)个组成变量。若系统由n个不同的相组成，只有当每一个相的状态确定之后，整个系统的状态才完全确定。9广度量（或广度性质）：与物质的数量成正比的性质。如V，Cp，U，…等。它具有加和性。强度量（或强度性质）：与物质的数量无关的性质，如p、Ｔ和组成等。它不具有加和性。描述热力学系统的性质分为：(2)广度量和强度量两者的关系：广度量与广度量的比是强度性质，例

7、如，定压热容，Cp，为广度量，物质的量n为广度量，摩尔定压热容Cp,m为强度量。10(3)平衡态定义：在一定条件下，系统中各个相的宏观性质不随时间变化;且如系统已与环境达到平衡,则将系统与环境隔离，系统性质仍不改变的状态。系统若处于平衡态,则系统满足：①内部有单一的温度，即热平衡；②内部有单一的压力，即力平衡；③内部各相组成不变，即相间扩散平衡；④内部各组分的物质的量不变，即化学平衡。11若系统内部有绝热壁或刚性壁将它隔开，只要壁的两侧各自处于热平衡、力平衡、相平衡及化学平衡，即它们各自处于平衡态，尽

8、管两侧温度、压力……等等可能不同，系统也处于平衡态。3.过程和途径定义：过程——系统由某一状态变化为另一状态的经历(或经过)。途径——实现某一个过程的具体步骤。一个途径可以由一个或几个步骤组成，中间可能经过多个实际的或假想的中间态。12同样始末态间不同途径的举例：始态H2O(l),80°C47.360kPa末态H2O(g),100°C101.325kPaH2O(l),80°C101.325kPaa1H2O(l),100°C101.325kPaa2a3H2