第一章 热力学第一定律.ppt

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1、物理化学绪论一、物理化学的任务和内容化学热力学:研究化学反应能量转化及变化的方向和限度。与化学变化密切相关的相变化、表面现象、电化学等。化学动力学:研究化学反应的速度和反应机理。物质结构:研究原子、分子、晶体结构及结构与性能的关系。(其它课程中分散讲授基本知识)二、物理化学在药学中的地位与作用建立必要的理论与实验基础。例如，滴眼液、注射液的等渗性质(溶液性质)；提取、分离、冷冻干燥（水的相图）；预测药物有效期、药代动力学的有关计算（化学动力学）；铺展、润湿性质与软膏剂基质的选择、喷雾干燥（表面现象）等。三、物理化学的学习方法基本概念、定律的正确理解,公式的应用条件。基本计算

2、，练习题。微积分基本知识；常用物理量的单位（量纲）等。第一章热力学第一定律第一节热力学概论一、热力学研究的对象和内容研究宏观体系能量转换、变化的方向与限度。化学热力学:热力学基本原理应用于研究化学现象及与化学有关的物理现象。二、热力学的方法和局限性演绎法(逻辑推理)。可能性，不涉及时间的概念。（化学动力学-----现实性）平衡态热力学（主要是封闭体系）与非平衡态热力学（敞开体系）。第二节热力学基本概念一、体系与环境体系:划分出来作研究对象的部分。环境:与体系密切相关的部分（有物质、能量交换关系）。ａ．敞开体系------体系与环境有物质和能量交换。ｂ．封闭体系------体

3、系与环境只有能量交换，无物质交换。ｃ．孤立体系------体系与环境既无能量交换，也无物质交换。（热力学上通常体系+环境=孤立体系）体系与环境物质和能量交换体系与环境只有能量交换，无物质交换体系与环境既无能量交换，也无物质交换。（热力学上通常体系+环境=孤立体系）二、体系的性质1、广度性质与体系中物质的量成正比，如质量、体积、内能、熵等。具有加和性。2、强度性质与体系中物质的量无关，如温度、压力等。不具有加和性。三、热力学平衡态体系的性质不随时间而变。此时，同时存在热平衡、力平衡、相平衡、化学平衡。四、状态函数与状态方程1、状态:体系处于某一状态，即体系具有确定的各种性质．

4、(组成、重量、温度、压力、体积、密度、内能等)。2、状态函数:表示体系整体性质的函数。常见状态函数:内能（U），焓（H），熵（S），吉布斯函数（G）等（方便讨论问题或表示体系的整体性质）常见状态变量:T，p，V，组成(浓度)，质量等（通常易直接测量）。状态函数与状态变量都是体系的性质，函数与变量是相对的划分。对纯物质或组成不变的均相封闭体系，体系的状态函数只需用2个变量就足以确定。即χ＝ｆ(T，p)或χ＝ｆ(T，V)状态函数的特征:(1)体系的状态确定后，状态函数有确定的单一值（平衡态，不随时间而变）．(2)状态函数的变化值，仅与始态、终态有关，与变化途径无关．(3)状态函

5、数的微积分性质:例如，全微分环路积分ΔU＝∮dU＝０（从始态回到始态）(4)状态函数的的集合（和、差、积、商）也是状态函数。3、状态方程状态函数间的定量关系式。例如，理想气体状态方程:pV=nRTp---Pa、kPa、101325Pa=1atm=760mmHgV---m3，1m3=1×103dm3(即L)=1×106cm3(即mL)T---K，273.15K=0℃n---mol质量:kg(1kg=1000g)R---8.314J·K-1·mol-1范德华实际气体状态方程理想气体:分子间无作用力；分子本身无体积。实际气体p→0时五、过程与途经常见的变化过程:1、等温过程:T1

6、=T2=T环2、等压过程:p1=p2=p环3、等容过程:V1=V24、绝热过程:Q=05、循环过程:从始态变化回到始态。途经:完成某一状态变化所经历的具体步骤。六、热与功体系与环境的两种能量传递形式能量（热、功、内能等）:Ｊ、kJ(1cal=4.184J)热(Q):体系与环境因T不同而传递的能量．（质点无序运动）符号:Q对体系而言，吸热为正，放热为负．性质∶途径函数，微分表示为δQ（与状态函数区别）功(W):除热外，体系与环境间传递的一切能量。（质点有序运动）符号：对体系而言，作功为负，得功为正。性质：途径函数，微分表示为δW（与状态函数区别）◆说体系某一状态有多少热或多少

7、功是不正确的．根据过程来计算Q、W，不是根据状态来计算．体积功：因V变化传递的W（膨胀、压缩）。δW体积＝-p外dV非体积功：除体积功外的其它功。如电功、表面功。第三节热力学第一定律一、热力学第一定律的几种表述方式实质是能量守恒。能量守恒原理应用到热力学体系中。二、内能(U)体系内部物质各种能量的总和。性质：(1)U是状态函数。体系处于某一状态，其U有确定值。根据始、终态计算ΔU。对组成恒定的均相封闭体系，U=f(T,p)或U=f(T,V)ΔU＝∮dU＝０(2)U的绝对值无法知道，但只需知道ΔU（U2－U1）即可解