热力学第一定律-1

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1、热力学第一定律及其应用第一章基本要求1、了解热力学的一些基本概念，如系统、环境、功、热、状态函数和过程和途径等。2、明确热力学第一定律和热力学能的概念。明确热和功只在系统与环境有能量交换时才有意义。熟知功与热正负号的取号惯例及各种过程中功与热的计算。3、明确准静态过程与可逆过程的概念。4、明确U及H都是状态函数，以及状态函数的特性。5、熟练地应用热力学第一定律计算理想气体在等温、等压、绝热等过程中的U，H，Q和W。6、能熟练地运用生成焓、燃烧焓来计算反应焓变。会应用Hess定律和Kirchhoff定律。7、了解Carnot循环意义以及理想气体在诸过程中热、功的

2、计算。8、从微观角度了解能量均分原理和热力第一定律的本质。热力学第一定律及其应用第一章§1.1热力学研究对象和基本概念1、系统2、环境与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。环境系统系统与环境一、系统与环境被划定的研究对象称为系统。说明：1.系统与环境可因考虑问题的不而不同，它们没有本质的区别，是根据研究的需要二人为划分的。2.系统与环境间不一定有明显的物理分界面。3.系统的大小以研究的问题而定。环境根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：（1）敞开系统环境有物质交换敞开系统有能量交换系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换3、系统的分类（2）封闭

3、系统环境无物质交换有能量交换系统与环境之间无物质交换，但有能量交换封闭系统（3）隔离系统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。环境无物质交换无能量交换隔离系统系统状态函数之间的定量关系式称为状态方程。特征：异途同归，值变相等；周而复始，数值还原体系的一些性质，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eg:T=f(p,V)二、状态与状态函数在指定的外界条件下，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：热平衡力学平衡

4、相平衡化学平衡系统各部分温度相等。系统各部的压力都相等。多相共存时，各相的组成和数量不随时间而改变。反应系统中各物质的数量不再随时间而改变。1、广度性质2、强度性质三、体系的性质（热力学变量）又称为容量性质，其数值与系统的物质的量成正比，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。其数值取决于系统自身的特点，与系统的数量无关，不具有加和性，如温度、压力等。它在数学上是零次齐函数。3、两者的关系指定了物质的量的容量性质即成为强度性质，或两个容量性质相除得强度性质，即：例如：在一定的环境条件下，热力学系统所经历的任何变化或系统由一个平衡态变化到另一个平

5、衡态的经过。1、过程四、过程和途径（1）等温过程（2）等压过程（3）等容过程（4）绝热过程（5）环状过程常见的变化过程有：（无绝热装置）从始态到终态的具体步骤称为途径。2、途径系统吸热，Q>0系统放热，Q<0一、热和功系统与环境之间因温度不同而交换或传递的能量称为热，用符号Q表示。Q的取号：热的本质是分子无规则运动强度的一种体现。§1.2热力学第一定律系统与环境之间传递的除热以外的其他能量都称为功，用符号W表示。环境对系统作功，W>0系统对环境作功，W<0W的取号：广义功=强度因素×广度因素变化量We叫做膨胀功，是指系统体积发生变化时，抵抗外压所做的功，即：3.Q

6、和W的微小变化用符号1.热和功不是系统的属性，是系统和环境能量传递过程中的物理量。2.热和功都不是状态函数，其数值与变化途径有关。说明：Wf叫做非膨胀功，是指除膨胀功以外的其他所有形式的功，即：二、内能或热力学能（U）系统内部能量的总和，通常包括分子运动的平动能、分子内的转动能、振动能、电子能、核能以及各种粒子之间的相互作用位能等。1.定义2.基本特征一个系统的内能的绝对值无法确定，只能求出其在两态之间的变化值。内能是广度性质。内能是系统的状态函数。若是n有定值的封闭系统，则对于微小变化热力学能是状态函数，对于只含一种化合物的单相系统，经验证明，用p，V，T中的

7、任意两个和物质的量n就能确定系统的状态，如：若则注：1、热力学第一定律的数学表达式设想系统由状态（1）变到状态（2），系统与环境的热交换为Q，功交换为W，则系统的热力学能的变化为：对于微小变化三、热力学第一定律使用条件：封闭系统或隔离系统2、热力学第一定律其它表达形式第一类永动机是不可能制成的。基于热功当量关系一、功与过程§2.3准静态过程与可逆过程设在定温下，一定量理想气体在活塞筒中克服外压，经4种不同途径，体积从V1膨胀到V2所作的功。（1）向真空膨胀（freeexpansion）（2）等外压膨胀（pe保持不变）系统所作功的绝对值如阴影面积所示。阴影面积代表依

8、此类推，外