《物理化学》课件-热力学第一定律及应用.pptx

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1、第一章热力学第一定律及应用（TheFirstLawofThermodynamics）2016编辑学时：7主讲：王女课程中心：物理化学B提出问题化学反应的热力学基本问题2希望或不希望的化学反应是否发生？如何控制？若发生，产率多少？消耗的能源或提供的能量是多少？能量衡算问题方向问题限度及平衡问题热一律的任务学习要点3学习要求及重点理解状态函数概念及特征；理解热一律表达式及内能、焓的概念；掌握在物质的单纯p、V、T变化、相变化和化学变化过程中，运用热力学数据计算系统∆U、∆H、Q和W的方法。目录4§1-1研

2、究的对象、方法及局限性§1-2一些热力学的基本概念§1-3热力学第一定律及内能§1-4体积功及可逆过程§1-5恒容热、恒压热及焓§1-6热一律的应用Ⅰ——pVT变化§1-7热一律的应用Ⅱ——相变化§1-8热一律的应用Ⅲ——热化学注：书中§2.6、§2.9和§2.11-12为课程的非要求内容。概念原理方法应用§1-1热力学研究的对象、方法及局限性化学热力学的对象及方法5宏观系统为对象;热力学定律为基础;研究不同条件下，物质进行化学变化时的能量变化规律;对化学反应方向、平衡产率及使之改变的条件作出预判。研

3、究大数量有限的分子集合体的平均性质，结论具有统计意义。热力学定律为宏观理论热力学第一定律——能量转换衡算热力学第二定律——自发方向判断§1-1热力学研究的对象、方法及局限性化学热力学的对象及方法6宏观系统为对象;热力学定律为基础;研究不同条件下，物质进行化学变化时的能量变化规律;对化学反应方向、平衡产率或使之改变的条件作出预判。A§1-1热力学研究的对象、方法及局限性7局限性不适用于个别微观粒子，不考虑微观结构；只研究变化的始末态，不追究细节（机理）；无时间变数，只回答可能性，不回答现实性；一些结论在

4、宇宙中适用性尚无定论。§1-2一些热力学的基本概念8知识点系统与环境系统的热力学性质状态和状态函数过程与途径热、功及其符号§1-2一些热力学的基本概念一、系统与环境9系统(system,“sy”)：作为某热力学问题研究对象的部分；按系统与环境交换内容分为：敞开系统(opensystem)封闭系统(closedsystem)隔离系统(isolatedsystem)环境(surroundings,“su”)：与系统相关的周围部分；最常见的反应系统§1-2一些热力学的基本概念二、系统的热力学性质（热力学变量

5、）如：组成、聚集态、T、p、V、U、S、G……10强度性质：其值与系统中所含物质数量无关，不具有加和性。如T、p……广度性质(容量性质)：其值与系统中物质数量成正比，具有加和性。如V、U、S、G……单位量的广度性质==强度性质。如Vm、Um、Gm、ρ等。四个最基本的可直接测量性质：T、p、V、n§1-2一些热力学的基本概念三、状态和状态函数11状态(state)——热力学平衡态状态函数(statefunction)及其特征：其数值仅取决于体系所处的状态，而与体系的历史无关；系统状态一定状态函数值一定；

6、状态函数变化量只与始末态有关，与途径无关。热平衡力平衡相平衡化学平衡所有性质有定值不随t改变例：室温20℃下的一杯100ml纯水，状态确定，由状态决定的热力学变量就确定：组成、聚集态、n、T、V、U、S……§1-2一些热力学的基本概念三、状态和状态函数12(1)恒温恒压蒸发(2)向真空蒸发101kPa100℃H2O(Liquid)101kPa100℃H2O(Gas)100℃思考：T、V、U、W、Q、S是否状态函数？AB(1)(2)(3)xAxB状态函数特征的数学描述：系统从状态A变化至状态B：状态函数

7、x有：且：§1-2一些热力学的基本概念四、过程与途径13过程(process)：一定条件下系统由一状态变化到另一状态的经过。按变化分：单纯pTV变化、相变化、化学变化；按变化条件分，如：定温过程：T1=T2=Tsu定压过程：p1=p2=psu恒容过程：V1=V2绝热过程：Q=0循环过程：§1-2一些热力学的基本概念四、过程与途径14途径(path)：实现过程具体步骤之总和。例：一定T,p条件下H2O(s)H2O(g)H2O(l)相变化C(s)+O2(g)CO2(g)CO(g)+1/2O2(g)化学变化

8、升华熔化汽化§1-2一些热力学的基本概念五、热、功及其符号15系统与环境间能量传递的两种形式——(Q)和(W)根据IUPAC的建议：温差所致力×位移Q的符号系统吸热：Q>0系统放热：Q<0W的符号环境对系统做功：W>0系统对环境做功：W<0非系统性质非状态函数能量量纲，SI制单位：J、kJ§1-3热力学第一定律及内能16知识点内能（热力学能）U的概念内能是状态函数热一律的叙述热一律的数学表达式§1-3热力学第一定律及内能一、内能（热力学能）U的引出17焦