物理化学课件（天大第五版）.ppt

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1、系统与环境1.热力学基本概念和术语状态与状态函数状态一定值一定；殊途同归变化等；周而复始变化零。广度量与强度量热力学平衡热与功过程与途径2.体积功上次课主要内容Ｕ=Ｑ＋Ｗ3.热力学第一定律0§2-3恒容热、恒压热、焓恒容过程体积功W为零，由第一定律表达式可得：(dV=0，δW’=0)(2.3.1a)(dV=0，δW’=0)(2.3.1b)恒压过程体积功为：W=－pambV=－p(V2－V1)=－(p2V2－p1V1)1.恒容热（QV）：2.恒压热（Qp）：Constantvolumeheat,Constant

2、pressureheatandenthalpy1定义H=U+pV(2.3.2)于是：Qp=H2–H1=H或Qp=dH(dp=0，W’=0）(2.3.3a)3.焓(dp=0，W’=0)对恒压过程应用热力学第一定律，可得:焓:状态函数，无明确的物理意义广度性质其绝对值无法测出24.QV=ΔU及Qp=ΔH两关系式的意义C(s)+O2(g)CO2(g)CO(g)+1/2O2(g)△H1△H2△H3ΔH2=ΔH1－ΔH3ΔH2=ΔH1－ΔH33§2.4摩尔热容无相变化和化学反应时，一定量的物质温度升高1K所吸收的热量称

3、为该物质的热容。1.热容(heatcapacity)热容比热容（1g物质，Jg-1K-1）摩尔热容（1mol物质，Jmol-1K-1）摩尔热容摩尔定容热容，CV,m摩尔定压热容，Cp,m4TATCm随温度的变化平均摩尔定压热容5CV,m和Cp,m的关系6将上式代入（Cp,m-CV,m）的式子中：对液体与固体Cp,m－CV,m≈0对理想气体Cp,m－CV,m＝R恒压过程，温度升高体积膨胀，导致：1.系统内部分子势能升高，热力学能增加；2.对环境做功。因此Cp,m总是大于CV,m7◆热容是物质的特性◆同一物质

4、，聚集状态不同，热容不同◆热容是温度的函数◆理想气体的摩尔热容单原子气体双原子气体82.恒容变温及恒压变温过程热的计算对于n一定的某系统进行单纯pVT变化3.凝聚系统变温过程因为Cp,m－CV,m≈09对于无相变及化学变化的理想气体等温过程：ΔH＝0H=U+pV10说明对于理想气体，U与H的计算不再受过程恒容与恒压条件的限制。对于理想气体：11例：将10.0g523K、2.00×105Pa的CO(g)等压降温到273K，计算此过程的Q、ΔU、ΔH。已知在此温度区间12初态T1＝523KP1=2.00×105P

5、aV1=7.76×10-3m3U1、H1末态（1）T2＝273KP1=2.00×105PaV2=4.05×10-3m3U2、H2末态（2）T2＝273KP2=1.04×105PaV1=7.76×10-3m3U2’、H2’等压过程等容过程13例：在炎热的夏天，有人提议打开室内正在运行的冰箱的门，以降低室温，你认为此建议可行吗？14例：在一个带有无摩擦、无重量的绝热活塞的绝热气缸内充入一定量的气体。气缸内壁绕有电阻丝，活塞上方施以一恒定压力，并与缸内气体成平衡。如右图所示。现通入一微小电流，使气体缓慢膨胀。此过程为一

6、等压过程，故Qp=△H,而该系统为一绝热系统，则Qp=0，所以此过程的△H=0，此结论对吗？(1)以气体为系统：∵W’=0,Q>0,∴Qp=ΔH>0(2)以气体＋电阻丝为系统：∵W’>0,Q=0,∴Qp≠ΔH15物质从一个相转移至另一相的过程，称为相变化过程。相变化过程中系统吸收或放出的热称相变热或相变焓1、相变焓§2.5相变化过程相：系统中性质完全相同的均匀部分。16例如：ΔvapH、ΔfusH、ΔsubH、ΔtruH等，焓是广度量，通常将1摩尔的物质相变称为摩尔相变焓◆相变焓是物质的特性◆相变焓是温度的函数，

7、在临界点相变焓为零17例：乙醇(C2H5OH)的正常沸点为78.4℃，在此温度下ΔvapHm=38.7kJ·mol-1。试计算25℃时乙醇的ΔvapHm。已知25℃乙醇的饱和蒸气压约为9.47×103Pa。C2H5OH(l)和C2H5OH(g)的平均定压摩尔热容分别为111.46和78.15J·K-1·mol-1。从手册上查到的是正常相变（101.325kPa下平衡温度)的相变焓。2.相变焓与温度之间的关系18C2H5OH(l)T2=298KP2=9.47×103PaC2H5OH(g)T2=298KP2=9.47

8、×103PaC2H5OH(l)T2=298KP2=101.325kPaC2H5OH(l)T1=351.6KP1=101.325kPaC2H5OH(g)T1=351.6KP1=101.325kPaΔHΔH1ΔH2ΔH4ΔH3ΔH1=019推广至一般某物质(α)T2某物质(β)T2某物质(β)T1某物质(α)T1ΔH1ΔH2◆特鲁顿规则20解：恒压：求：求：求：例已知在正常沸