热力学第一定律1

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1、物理化学电子教案—第二章2021/7/4第二章热力学第一定律§2.1热力学基本概念§2.2热力学第一定律§2.9化学计量数、反应进度和标准摩尔反应焓§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焦尔实验，理想气体的热力学能、焓§2.6气体可逆膨胀压缩过程，理气绝热可逆过程§2.7相变化过程2021/7/4第一章热力学第一定律§2.10标准摩尔反应焓的计算§2.11节流膨胀与焦尔-汤姆逊效应2021/7/4§2.1热力学基本概念系统与环境系统的分类热力学平衡态状态和状态函数系统的性质几个基本

2、概念：2021/7/41.系统与环境系统（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系统，亦称为物系或体系。环境（surroundings）与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。系统环境2021/7/4系统分类根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：（1）封闭系统（closedsystem）系统与环境之间无物质交换，但有能量交换。2021/7/4系统分类根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：（2）隔离系统（

3、isolatedsystem）系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为孤立系统。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。2021/7/4系统分类2021/7/4系统分类根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：（3）敞开系统（opensystem）系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。2021/7/42.状态和状态函数状态（state）—指静止的，系统内部的状态。也称热力学状态用各种宏观性质来描述状态如T，p，V，等热力学用系统所有性质描述系统所处的状态状态固定，系统的所有热力学性质

4、也就确定了例如，理想气体T，p，V，n2021/7/42.状态和状态函数状态函数（statefunction）——系统的各种性质，它们均随状态确定而确定。如T,p,V，n又如一定量n的理气V=nRT/pV=f(T,p)T,p是独立变量推广X=f(x,y)其改变值只与始末态有关，与变化途径无关。状态1状态2途径1途径2(T1，p1)(T2，p2)2021/7/42.状态和状态函数状态函数的重要特征：状态确定了，所有的状态函数也就确定了。状态函数在数学上具有全微分的性质。2021/7/4系统的性质广度量（extensiv

5、eproperties）性质的数值与系统的物质的数量成正比，如V、m、熵等。这些性质具有加和性。强度量（intensiveproperties）性质的数值与系统中物质的数量无关，不具有加和性，如温度、压力等。两个广度量之比为强度量如=m/VV1,T1V2,T2V=V1+V2T≠T1+T22021/7/4热力学平衡态当系统的诸性质不随时间而改变，则系统就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：热平衡（thermalequilibrium）系统各部分温度相等。力学平衡（mechanicalequilibrium）系统各部

6、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。2021/7/4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间而改变。化学平衡（chemicalequilibrium）反应系统中各物的数量不再随时间而改变。当系统的诸性质不随时间而改变，则系统就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：2021/7/43.过程和途径状态1状态2途径1途径2(T1，p1)(T2，p2)系统从一个状态变到另一个状态，称为过程。前一个状态称为始态，后一个状态称为末态。实现

7、这一过程的具体步骤称为途径。2021/7/43.过程和途径系统变化过程的类型：（1）单纯pVT变化（2）相变化（3）化学变化常见过程：恒温过程T=T环境=定值恒压过程p=p环境=定值恒容过程V=定值绝热过程无热交换循环过程始态始态2021/7/4§2.2热力学第一定律功热力学能热热力学第一定律2021/7/41.热系统吸热，Q>0；系统放热，Q<0。热（heat）系统与环境之间因温差而传递的能量称为热，用符号Q表示。Q的取号：热不是状态函数，只有系统进行一过程时，才有热交换。其数值与变化途径有关。煤含有多少热量，这

8、句话是否正确？2021/7/42.功功（work）W不是状态函数，其数值与变化途径有关。系统与环境之间传递的除热以外的其它能量都称为功，用符号W表示。功可分为体积功W和非体积功W’两大类。环境对系统作功，W>0；系统对环境作功，W<0。2021/7/42.功体积功pamb=externalpressureAs=pistonareadl=disp