《热力学第一定律》PPT课件

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1、第一章热力学第一定律2§1.1热力学的研究对象(1)变化过程中的能量转换的定量关系(2)变化过程的方向和限度1.热力学的研究对象(3)规定熵——热力学第三定律，——热力学第一定律——热力学第二定律解决化学平衡的计算问题。32.热力学基本原理在化学中的应用——化学热力学(1)研究化学过程及该过程中的能量效应；(2)判断化学过程在一定条件下是否可能进行，该过程的方向和所能取得的产物的最大产量。化学热力学主要研究和解决的问题：这些问题的解决，无疑将对生产和科学发展起着巨大的推动作用。43.热力学的重要意义在设计新的

2、反应路线或试制新的化学产品时,变化的方向和限度问题,显然是十分重要的。只有确知存在反应的可能性的前提下，再去考虑反应的速率问题,否则将徒劳无功：如在19世纪末进行了从石墨制造金刚石的尝试，所有的实验都以失败告终。以后通过热力学计算知道，只有当压力超过15000倍时，石墨才有可能转变成金刚石。现在已经成功地实现了这个转变过程。5(１)研究对象为大量质点的宏观体系即只研究物质的宏观性质，不考虑微观性质和个别分子的行为。(２)只需知道系统的始、终态，即不管过程进行的机理，也无需知道其结构变化。4.热力学的方法：逻辑推

3、理法热力学的方法特点：这是热力学所以能简易而方便的得到广泛应用的重要原因。但亦正是由于这个原因，热力学对过程之能否自发进行的判断，就只是知其然而不知其所以然，即不知过程发生的内在原因。6例如根据热力学计算，金刚石可自发地变成石墨，但这个过程需用多少时间？发生变化的根本原因和机理？热力学中无法知道。(３)在热力学研究中无时间概念，即不管（反应）变化速率。这些特点既是热力学方法的优点，也是它的局限性。7§1.2几个基本概念1.系统和环境2.状态和状态函数3.过程与途径4.热力学平衡系统8系统敞开系统opensyst

4、em密闭系统closedsystem孤立(隔离)系统isolatedsystem物质交换可以不能不能能量交换可以可以不能实例(见下页)水为系统水＋水蒸气所有物质系统的分类：1.系统和环境系统：研究对象环境：系统以外的，与系统有关的部分系统与环境由实际的或想象的界面分开9绝热壁系统和环境例：水水蒸气孤立系统密闭系统敞开系统102.状态和状态函数状态：系统的物理，化学性质的综合表现；状态性质：系统处于某一状态时的性质，是系统本身所属的宏观物理量。状态性质之间互相联系，不是独立的，在数学上有函数关系，所以又称状态函数

5、。当所有状态函数都不随时间发生变化时，则称系统处于一定的状态。只要任意一个状态函数发生变化，就说系统的状态发生了变化。如：T，p，，V，m，U，H，S…11(1)状态函数的分类其数值与系统中物质的量成正比，且有加和性如：Vi∝niV(总)=V1+V2+…其数值与系统中物质的量无关，且不具有加和性如：T≠T1+T2，p≠p1+p2①p≠p1+p2与分压定律的区别②两个容量性质相除得强度性质。如：＝m/V,Vm=V/n容量性质：如体积V,质量m等强度性质：如温度T、压力p、密度等注意：12(2)状态函数的特点

6、①系统的状态函数只说明系统当时所处的状态，而不能说明系统以前的状态。例如标准压力下，50℃的水，只说明系统此时处于50℃，而不能知道这50℃的水是由100℃冷却而来，还是由0℃加热而来。所以状态函数的改变量只与始、终态有关，而与变化途径无关。即13移项整理得如：纯物质单相密闭系统p=f(T,V)②状态函数的微小变化是全微分。全微分：上式在以后推导热力学关系式时很有用14系统状态发生的一切变化为过程，变化的具体步骤称为途径。可分为三类：(1)简单状态变化过程，见下页：(2)相变过程：系统物态发生变化，如汽化(va

7、por)：液→气熔化(fusion)：固→液升华过程(sublimation)：固→气。(3)化学变化过程:化学反应，见下页：3.过程与途径1525℃,p100℃,2p25℃,2p100℃,p定温过程()T定压过程()p定容过程()V循环过程，绝热过程等。如:()T()T()p()p途径：()T＋()p或()p＋()T(1)简单状态变化循环16CuSO4ZnSO4(3)化学变化过程:化学反应Zn定温定压下在烧杯中进行定温定压下在原电池中进行ZnCuZnSO4CuSO4Zn+CuSO4(aq)＝Cu+ZnSO4(

8、aq)174.热力学平衡系统系统与环境间无物质、能量的交换，系统各状态性质均不随时间而变化时，称系统处于热力学平衡。热力学平衡系统必须同时处于下列四个平衡:热平衡；机械平衡；化学平衡；相平衡。18(1)热平衡：(2)机械平衡：(3)化学平衡：(4)相平衡：无阻碍下，系统中各部分温度相同。系统中无刚壁存在时，系统中压力相同。系统中无化学变化阻力存在时，无宏观化学反应发生。系统中各相的数量