热力学第一定律及其应用(VIII)

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1、物理化学电子教案—第一章2021/7/17第一章热力学第一定律及其应用1.1热力学基本概念1.2热力学第一定律1.8热化学1.3准静态过程与可逆过程1.4焓1.5热容1.6热力学第一定律对理想气体的应用1.7实际气体2021/7/17第一章热力学第一定律及其应用1.9赫斯定律1.10几种热效应1.11反应热与温度的关系——基尔霍夫定律*1.12绝热反应——非等温反应*1.13热力学第一定律的微观说明2021/7/171.1热力学概论热力学的研究对象热力学的方法和局限性系统与环境系统的分类系统的性质状态

2、函数状态方程热力学平衡态过程和途径几个基本概念：2021/7/17热力学的研究对象研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及其转换过程中所遵循的规律；研究各种物理变化和化学变化过程中所发生的能量效应；研究化学变化的方向和限度。例:高炉炼铁(Fe3O4+CO=3Fe+4CO2)废气中有大量CO2021/7/17热力学的方法和局限性热力学方法研究对象是大数量分子的集合体，研究宏观性质，所得结论具有统计意义。只考虑变化前后的净结果，不考虑物质的微观结构和反应机理。能判断变化能否发生以及进行到什么程度，但不考虑

3、变化所需要的时间。局限性不知道反应的机理、速率和微观性质，只讲可能性，不讲现实性。2021/7/17体系与环境系统（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。2021/7/17体系分类根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：（1）敞开系统（opensystem）系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。

4、2021/7/17体系分类根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：（2）封闭系统（closedsystem）系统与环境之间无物质交换，但有能量交换。2021/7/17体系分类根据系统与环境之间的关系，把体系分为三类：（3）孤立系统（isolatedsystem）系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为隔离系统。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。2021/7/17体系分类2021/7/17体系的性质用宏观可测性质来描述体系的热力学状态，故这些性质又称为热力学变量。可分

5、为两类：广度性质（extensiveproperties）又称为容量性质，它的数值与体系的物质的量成正比，如体积、质量、熵等。这种性质有加和性，在数学上是一次齐函数。强度性质（intensiveproperties）它的数值取决于体系自身的特点，与体系的数量无关，不具有加和性，如温度、压力等。它在数学上是零次齐函数。指定了物质的量的容量性质即成为强度性质，如摩尔热容。2021/7/17状态函数体系的一些性质，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

6、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。状态函数在数学上具有全微分的性质。2021/7/17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=nRT2021/7/17热力

7、学平衡态当体系的诸性质不随时间而改变，则体系就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：热平衡（thermalequilibrium）体系各部分温度相等。力学平衡（mechanicalequilibrium）体系各部的压力都相等，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。2021/7/17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）反应体系中各物的数量不再随时间而改变。当体系的诸性

8、质不随时间而改变，则体系就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：2021/7/17过程(process)和途径(path)过程：系统从某一状态变化到另一状态的经历称为过程。途径：实现这一过程的具体步骤称为途径。2021/7/17常见的变化过程（1）恒（等）温过程（isothermalprocess)在变化过程中，体系的始态温度与终态温度相同，并等于环境温度。（前面的恒温可逆过程）（2）恒（等）压过程（isobaricprocess)在变化过程中，体系的始