02热力学第一定律71100

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1、第二章热力学第一定律Chapter2theFirstLowofThermodynamics基本内容热力学基本概念与术语热力学第一定律表达式恒容热，恒压热与焓热容与过程热的计算功的计算热力学第一定律的应用节流膨胀理解热力学概念：平衡态、状态函数、可逆过程、反应进度、热力学标准态；理解热力学第一定律的叙述和数学表达式；理解热力学能、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；基本要求掌握下述三类变化过程的热、功、U、H的计算（1）pVT变化；（2）相变化；（3）化学变化所需知识：（1）基本公式；（2）状态方程（理气）和有关物性数据（摩尔热容、相变焓、

2、饱和蒸气压等）。（3）主要方法：状态函数法§2.1热力学基本概念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、功与内能1.系统与环境系统(system)：我们所研究的那部分物质世界；环境(surroundings)：与系统相关的部分。系统与环境间有界面(假想的或真实的)分开，可以有物质和能量的交换。系统分为：封闭系统、敞开系统和隔离系统。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。封闭、隔离、敞开系统封闭系统(closedsystem)：与环境间有热、功等能量形式的交换而无物质交换的系统。———作为我们的研究对象。隔离系统(isolatedsy

3、stem)：与环境间既没有物质交换，又没有能量交换的系统，又称孤立系统。敞开系统(opensystem)：与环境间既有物质交换又有能量交换的系统，又称开放系统。2.系统的性质(thepropertyofsystem)描述热力学系统的性质分为：两者的关系：广度性质的摩尔量是强度性质，如摩尔体积Ｖm等。强度性质：系统分割成若干部分时不具有加和关系的性质，如p、Ｔ和组成等。广度性质：系统分割成若干部分时具有加和关系的性质。如Ｖ、Ｈ、Ｕ、Ｇ、Ａ等。在系统化学组成不变的情况下，我们可通过给定两个强度性质的值而使其它强度性质的值都固定下来，从而确定了系统的一个状态。热力学研究的

4、都是平衡状态（1）热平衡（2）力平衡（3）相平衡（4）化学平衡系统的热力学性质又称为状态函数(statefunction)。与之对应，还有途径函数（或过程函数）。3.状态与状态函数(thestateandstatefunction)状态函数特点：状态固定时，状态函数有一定的数值；状态变化时，状态函数的改变值只由系统变化的始末态决定，与变化的具体历程无关；由此可得到热力学的研究方法－－状态函数法从数学上来看，状态函数具有全微分特性状态函数：(statefunction)仅与过程的始末状态相关的热力学性质称为状态函数。如U、H、p、V、T等。与所经历的途径相关的性质，如

5、W、Q等称为途径函数。状态函数法根据状态函数的性质，状态函数X的改变量ΔX若系统由同一始态分别经A、B不同途径到达相同终态，即：恒温过程：变化过程中始终有Ｔ(系)=T(环)=常数。仅Ｔ(始)=T(终)=T(环)=常数为等温过程。4.热力学过程(thermodynamicsprocesses)：绝热过程：系统与环境间无热交换的过程。恒容过程：过程中系统的体积始终保持不变。恒压过程：变化过程中始终p(系)=p(环)=常数。ｐ(始)=ｐ(终)=ｐ(环)=常数，为等压过程；仅仅是ｐ(终)=ｐ(环)=常数，为恒外压过程可逆过程(reversibleprocess)：系统经历某

6、过程后，能够通过原过程的反向变化而使系统和环境都回到原来的状态(在环境中没有留下任何变化)，为可逆过程。循环过程：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。可逆过程是在无限接近平衡条件下进行的过程，即：Te=TdT，pe=pdp；可逆过程是一种理想化的过程。实际过程都是不可逆过程（irreversibleprocess）。研究可逆过程的意义1.某些实际过程可近似当做可逆过程处理2.为提高实际过程的效率提供了参考依据3.实际过程的限度－－平衡，可用可逆过程来描述。4.在热力学中，实际变化过程的状态函数的改变量无法计算时，需设计一系列可逆过

7、程来进行计算。5.热力学平衡（thermodynamicsequilibrium）若断绝系统与环境间的联系后，系统的热力学性质不随时间而变化，就称系统处于热力学平衡态。热力学研究的对象是处于平衡态的系统。热平衡：若系统内无隔热壁，处处温度相等。力平衡：若系统内无刚性壁，处处压力相等。相平衡：T、P及各相组成相等，化学势相等（后述）。化学平衡：T、P及组成恒定，化学势相等（后述）。系统处于平衡态应满足：§2.2热力学第一定律（ThefirstLawofThermodynamics）解决的问题：系统发生化学变化及其伴随的物理变化时，系统与外界交换的能量的定量计算（本