热力学基础小结.ppt

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1、热力学第一定律要掌握的重点内容1.热力学第一定律的数学表达式1）.封闭系统任意条件2）.不做非体积功热力学第一定律２、理想气体系统简单过程中体积功的计算恒外压过程恒容过程V=0自由膨胀过程p(环)=0凝聚系统(不含气相)V0恒压过程可逆过程绝热可逆过程4.系统简单过程ΔU和ΔH的计算△H=△U+△(PV)=QV,m+(P2V2-P1V1)3.系统简单过程热的计算1)理想气体恒温过程，Q=W2)恒压,恒容过程3)循环过程Q=W△U=QV,m1、自发过程的定义及其特征2、了解卡诺循环、卡诺热机效

2、率及卡诺定理3、热机效率4、卡诺定理的重要结论此式适用于在任意两个不同温度的热源之间一切可逆循环过程。任意可逆循环的热温商之和为零，不可逆循环的热温商之和必小于零。1.熵的定义：2.克劳修斯不等式：3.熵判据：任意不可逆过程任意可逆过程“=”可逆，“<”不可能。“>”自发不可逆过程。4.环境的熵变：5.熵变计算的主要公式对于封闭系统，一切的可逆过程的计算式，皆可由上式导出1）、理想气体、恒温过程或始末态温度相等的过程2）Cp,m为常数、任意物质的恒压过程或始末态压力相等的过程。3）封闭系统、理想气

3、体、Cv,m和Cp,m为常数，只有PVT变化的一切过程2.亥姆霍兹函数的定义此式只适用n一定的恒温恒容可逆过程。3.亥姆霍兹函数判据只有在恒温恒容，且不做非体积功的条件下，才可用作为过程的判据.4.吉布斯函数的定义此式只适用恒温恒压可逆过程。5.吉布斯函数判据只有在恒温恒压，且不做非体积功的条件下，才可用作为过程的判据.1、热力学基本方程式热力学基本方程适用于封闭的热力学平衡系统所进行的一切可逆过程2、麦克斯韦关系式理想气体的CP，m与CV，m：单原子分子理想气体：双原子分子理想气体：例1求Δu、

4、ΔH、Q、W。解：把N2看成双原子分子理想气体：由绝热可逆过程方程得：二.绝热不可逆过程：绝热不可逆过程实际上是P、V、T皆变化的过程。例2求Δu、ΔH、Q、W。解：整理得：三.可逆相变过程：例32mol水在100℃，101325Pa下经一恒温恒压相变过程变成100℃,101325Pa下的水蒸气，求此过程的Δu、ΔH、Q、W。已知水的摩尔汽化热为40670J·mol-1解：这是一等温、等压的可逆相变过程，且只作体积功。四.等温可逆膨胀过程例41mol理想气体在27℃，10×101325Pa下经一恒

5、温可逆过程变成27℃,101325Pa，求此过程的Δu、ΔH、Q、W。解：此过程为理想气体的等温可逆膨胀过程。∵ΔT=0∴ΔU=0，ΔH=0五.不可逆状态变化例5100gN2在0℃，101325Pa下经一恒容过程变成1.5×101325Pa下的气体，求此过程的Δu、ΔH、Q、W。解：把N2看成理想气体，∵ΔV=0∴W=0例题1.2-5（A）0.1mol单原子理想气体，始态为400K、101.325kPa、，分别经下列两途径到达相同的终态：（a）恒温可逆膨胀到10dm3，再恒容升温至610K；(b)

6、绝热自由膨胀到6.56dm3，再恒压加热至610K。分别求二途径的Q、W、∆U及∆H。若只知始态和终态，能否求出两途径的∆U及∆H？解：n=0.1mol,单原子理想气体的Cv,m=1.5R,Cp,m=2.5R对于指定系统，所有状态函数的增量只取决于始、末状态，而与中间途径无关。由于a、b两途径的始、末状态相同，故例题2：3-3（A）1mol理想气体其始态为270C、101.325kPa，经恒温可逆膨胀到101.325kPa。求过程的Q、W、∆U、∆H、∆S。因为理想气体恒温可逆过程，所以解：n=1

7、mol，理想气体例题3：3-5(A)1mol单原子理想气体，始态为2.445dm3、298.15K，反抗506.63kPa的恒定外压，绝热膨胀到压力为506.63kPa的终态。求终态温度T2及此过程的∆S。解：n=1mol单原子理想气体，p1=nRT1/V1={8.314×298.15/（2.445×10-3）}Pa=1013.83kPap2/p1=506.63/1013.83=0.49972可知例题3：3-13（A）将10C、101.325kPa的1molH2O(l)变为100C、10.13kP

8、a的H2O(g)，求此过程的熵变。已知Cp,m(H2O,l)=75.31J•K-1。解：H2O在题给始、末态之间既有相变，而且T、p又各不相同，对于这类不可逆相变，应通过可逆途径来计算熵变。整个过程的熵变：3-18：解：n=1mol理想气体，恒熵过程dS=0,即绝热可逆过程。欲求末态之压力p4,必须先求出T2。整个过程的熵变：始、末态的规定熵：因所以整个过程或3-19（B）5mol某理想气体（Cp,m=2.5R）在400K、202.65kPa下反抗恒定外压101.325kPa绝热膨