物理化学简明教程 课件

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1、1热力学研究热、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。2第一章热力学第一定律1.1基本概念(1)系统和环境系统(体系,System):热力学研究的对象(微粒组成的宏观集合体)。环境(Surrondings):与系统通过物理界面(或假想的界面)相隔开并与系统密切相关的周围部分。系统环境3敞开系统密闭系统隔绝系统(孤立系统)系统类型系统和环境之间的物质交换系统和环境之间的能量交换敞开系统(opensystem)有有密闭系统(封闭系统，close

2、dsystem)无有隔绝系统(隔离系统，孤立系统，isolatedsystem)无无4注意以下几点系统与环境之间的关系主要是物质和能量交换；系统的边界可以是多种多样：可以是实际的，也可以是假象的。如刚性壁，活动壁，绝热壁，半透壁等；系统可以是多种多样的：单组分，多组分，固体，液体，气体，化学反应系统，单相，多相，双相。如图，判定下列为何种系统？电阻丝+电池水电阻丝电阻丝+电池+水密闭系统密闭系统密闭系统隔绝系统5若一系统，其各项性质均具有确定的数值，则称该系统处于一定的状态。(2)状态和状态性质系统的性质只取决于系统目前所处的状态，而

3、与过去的历史无关。状态发生变化，系统的性质也发生相应的变化，变化值只取决于系统的始态和终态，而与变化的途径无关。无论多么复杂的变化，系统复原，所有的性质也都复原。具有这种性质的物理量称为状态性质，又称为状态函数。状态函数的特性：异途同归，值变相等；周而复始，数值还原6强度性质与系统中物质的量无关温度T总＝T1＝T2＝…压力p总＝p1＝p2＝…密度ρ总＝ρ1＝ρ2＝…体积V总＝V1+V2+…质量m总＝m1+m2+…内能U总＝U1+U2+…容量性质(广度性质)与系统中物质的量有关无加和性有加和性状态性质如：r＝m/V一种容量性质另一种容量

4、性质强度性质7广度量强度量名称符号名称符号体积面积电量熵物质B的量内能焓Helmholtz自由能Gibbs自由能等压热容等容热容VAQSnBUHFGCpCV,m压力表面张力电动势热力学温度物质B的化学势摩尔内能摩尔焓体膨胀系数等温压缩系数摩尔等压热容摩尔等容热容pETBUmHmCp,mCV,m化学热力学中的重要宏观参数8(3)单相体系和多相体系（P142）相的定义：物理性质和化学性质完全相同的均匀部分称为相。相和相之间有明显的界面分开。按组成相的多少，可分为单相体系和多相体系。如：食盐溶液NaCl饱和食盐溶液＋NaCl固体(单

5、相体系)(多相体系)O2(g)+N2(g)单相体系91热平衡T1=T2=Ti2力学平衡p1=p2=pi3化学平衡A+BC+D4相平衡H2O(l)H2O(s)(4)热力学平衡如果系统与环境之间没有任何物质和能量交换，系统中各个状态性质又均不随时间而变化，则称系统处于热力学平衡状态。10(5)过程与途径在一定的环境条件下，系统发生了一个由始态到终态的变化，称为发生了一个过程。完成这变化所经历的具体方式或步骤，称为途径。定温过程：T=Constant定压过程：p=Constant准静态过程：过程进行的任何时刻体系都处于平衡态变温过程，混

6、合过程，化学反应过程……11注意：过程包括始、终态，途径仅指所经历的具体步骤，不包括始、终态。121.2热力学第一定律绝热封闭系统搅拌水作功开动电机作功压缩气体作功焦耳的4个实验摩檫铁片作功使1磅水的温度升高1F，需要作功772英尺.磅，相当于1卡=4.157焦耳13热功当量：1卡=4.184焦耳焦耳的实验肯定热是能量的一种形式，是运动功（微观粒子无序运动），可与机械功互相转换。热力学第一定律的表达形式：能量不能凭空产生或消灭，只能从一种形式以严格的当量关系转换为另一种形式。不供给能量而可连续不断对外做功的机器叫第一类永动机。第一类

7、永动机的创造是不可能实现的。隔离系统的能量为一常数。热力学第一定律的实质能量守恒。14U热力学能1.内能(InternalEnergy)系统的能量由三个部分组成（即内能，动能，势能）：E=U+T+VT+V称为外能，为系统作整体运动的动能和势能。热力学能，称为内能，它是指体系内部能量的总和，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。微观上：热力学能即系统内部的能量系统内所有粒子的动能＋势能粒子内部的动能＋势能15内能是状态函数即任意系统在状态一定时，系统内部的能量是定值。U=f(T,

8、V)U是状态函数,具有全微分的性质,微小变化过程的内能,用dU表示。内能的绝对值无法测定，只能求出它的变化值。对于一个从A到B的过程：U=U(B)-U(A)U12=-U21若一系统，其各项性质均具有确定的数值，则称