绪论及热力学第一定律(课件)

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1、物理化学绪论物理化学的研究内容:(1)化学变化的方向和限度问题（化学热力学）(2)化学反应的速率和机理问题（化学动力学）(3)物质的性质与其结构之间的关系问题(结构化学）学习的几点要求:(2)灵活运用公式---自己动手推导公式。---掌握公式的使用条件与记住公式同等重要(1)作好“预习、听课、复习、总结、做题”(3)重视习题多做习题常用的数学微分、积分公式微分：积分：作业：对于理想气体，pV=nRT求微分：求积分：第二章热力学第一定律§2.3热力学的一些基本概念系统：划定的研究对象环境：与系统相关联的其余部分

2、系统分类：敞开系统：有物质交换有能量交换封闭系统：无物质交换有能量交换隔离系统：无物质交换无能量交换(孤立系统)封闭系统敞开系统隔离系统系统与环境（1）广度性质（extensiveproperties）又称为容量性质，其数值与体系中物质的数量成正比，在体系中有加和性，如体积（V）、质量（m）、热容（C）等。热力学变量的性质性质——描述系统热力学状态的物理量，又称为热力学变量（2）强度性质（intensiveproperties）其数值与体系中物质的数量无关，不具有加和性，整个体系的强度性质值与各部分性质值相同

3、，如密度（）、浓度（c）、压力（p）、温度（T）等。V总=V1+V2p总≠p1+p2T1,p1,V1T2,p2,V2(3)性质之间的相互关系a.往往两个广度性质之比就成为体系的强度性质。例如：密度=m/V，比热Cm=C/m，等等。b.系统性质之间有相互联系，并非完全独立。如果体系的某一性质（状态函数）发生变化，那么至少将会引起另外一个性质、甚至多个性质的变化。例如：理想气体在恒温条件下体积缩小至1/2，必然会引起其压力增大一倍。c.系统所处的状态只用几个性质就可以描述。例如：理想气体，只要用p、Vm、T中

4、的两个就可以描述。热力学平衡态如果体系中各性质均不随时间而变化，我们称体系处于热力学平衡状态。它包括以下几个平衡：（1）热平衡：系统内无隔热壁处处温度相等（2）力学平衡：系统内无刚性壁处处压力相等（3）相平衡：宏观上各相间没有物质传递（4）化学平衡：宏观上化学反应停止体系的一些性质，其数值仅取决于体系所处的状态，而与体系的历史无关；它的变化值仅取决于体系的始态和终态，而与变化的途径无关。具有这种特性的物理量称为状态函数（statefunction）。状态函数根据状态函数的性质，状态函数X的改变量ΔX若系统由同

5、一始态分别经A、B不同途径到达相同终态，即：X=X2–X1与变化途径无关，即：XA=XB1．状态函数的值只取决于当时的状态，与其历史无关。2．状态函数的变化只取决于始态和终态，与变化的途径无关。3．状态恢复原状，状态函数的变化为零。全微分的环积分为零，即经过一个循环过程后，状态函数的变化为零。以上特点，在数学上可以用全微分描述如V=f(T,p)状态函数的特性可描述为：异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。状态方程体系状态函数之间的定量关系式称为状态方程（stateequation）。对于一定量的单组分

6、均匀体系，状态函数T,p,V之间有一定量的联系。经验证明，只有两个是独立的，它们的函数关系可表示为：T=f（p,V）p=f（T,V）V=f（p,T）例如，理想气体的状态方程可表示为：pV=nRT过程：系统从某一状态变化到另一状态的变化途径：状态变化的具体步骤过程与途径过程与途径不作严格区分等温过程：变化过程中始终有Ｔ(系)=T(环)=常数。等压过程：变化过程中始终p(系)=p(环)=常数。环状过程：经历一系列变化后又回到始态的过程。循环过程前后状态函数变化量均为零。绝热过程：系统与环境间无热交换的过程。等容过

7、程：过程中系统的体积始终保持不变。热和功当体系状态发生变化，并引起体系的能量变化时，则这种能量变化必须依赖于体系和环境之间的能量传递来实现。这种能量的传递可分为两种方式，一种叫做“功”，一种叫做“热”。“热”—有温度差存在情况下的能量传递形式叫做“热”，用符号Q表示。“功”—“热”以外其他能量传递形式叫做功，如：体积功、表面功、电功等，用符号W表示。热和功(1)Q的正负号规定：a.分别以系统和环境为研究对象时，热和功的绝对值相等，符号相反。注意:b.微小变化的热和功----(2)Ｗ的正负号规定：环境对系统做功

8、：W>0系统对环境做功：W<0(3)热和功的性质：过程函数，其值与变化过程有关．即体积功的计算：W的分类：膨胀功：系统因体积变化而与环境交换的功，也叫体积功。非膨胀功（符号W’，指除了膨胀功之外的其它功。如电功、表面功。）#在基础热力学中，一般只考虑膨胀功，即W’=0热力学第一定律不需要外界能量，也不消耗自身能量做功的机器文字表述：第一类永动机是不可能制成的。热力学第一定律本质上是能量守恒定律：能