第一章 热力学第一定律及其应用ppt课件.ppt

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1、物理化学—第一章热力学第一定律与热化学+W第一章热力学第一定律与热化学第一节、热力学研究的对象、内容和方法第二节、热力学基本概念第三节、热量和功第四节、可逆过程与不可逆过程第五节、热力学第一定律第六节、焓or热函第七节、热容第八节、热力学第一定律对理想气体的应用第九节、热化学第一节、热力学研究的对象、内容和方法三、研究方法一、研究对象二、热力学研究的内容一、研究对象热现象领域的物理变化与化学变化。（大量分子的集合体）二、热力学研究的内容热力学的基础理论热力学第零定律热力学第一定律热力学第二定律热力学第三定律应用科学---热化学、化学平衡、相平衡热力学第零定律作用：是

2、一、二定律的逻辑先决条件。表述：相互处于热平衡的所有体系具有同一种共同的强度性质—温度。热力学第一定律表述:作用：解决热现象领域各种变化过程中能量间的相互转换关系。实质：能量转化与守衡原理。+热力学第二定律作用：解决自然界变化的方向和限度问题。表述:实质：阐述了自发过程的不可逆性热力学第三定律作用：阐明了规定熵的数值。是联系热化学与化学平衡的纽带。表述:在OK时任何完整晶体的熵等于零。（Planck-Lewis说法）实质：绝对零度不能达到原理“不能用有限的手续把一个物体的温度降低到OK（即-273.15℃）”。应用科学作用：探讨伴随化学变化的热现象。计算化学反应过程

3、的热效应。热化学：将热力学第一定律应用于化学领域便产生了热化学。作用：解决相变化的方向与限度问题及其影响因素。将热力学第二定律应用于化学领域就产生了化学平衡化学平衡：作用：解决化学反应的方向与限度问题。将热力学第二定律应用于多相体系就产生了相平衡。相平衡：三、研究方法1．热力学的方法是一种演绎的方法2．特点：宏观性、重（两）点性3.优点及局限性热力学方法研究对象是大数量分子的集合体，研究宏观性质，所得结论具有统计意义。只考虑变化前后的净结果，不考虑物质的微观结构和反应机理。能判断变化能否发生以及进行到什么程度，但不考虑变化所需要的时间。局限性不知道反应的机理、速率和

4、微观性质，只讲可能性，不讲现实性。特点不考虑物质的微观结构和反应进行的机理。第二节、热力学基本概念一、体系与环境及热力学环境二、体系的性质强度性质容量性质三、状态与状态函数1．状态2．状态与体系性质的关系3．状态函数的定义及性质四、过程与途径一.体系与环境体系（System）环境（surroundings）界面（boundary）被划定的研究对象称为体系体系以外而又与体系密切相关，影响所能及的部分称为环境体系与环境之间是有界面的体系分类依据各种界面在性质上的不同，可以隔离出三种体系完全不受环境的影响，即与环境之间既无物质交换，又无能量交换的体系称为孤立体系。（1）孤

5、立体系（isolatedsystem）Eg.将一杯水放进绝热箱中，若选绝热箱内的所有物质为体系，箱外的空气为环境，则为孤立体系。因为该体系与环境间既无物质交换，又无能量交换。体系分类与环境之间没有物质交换，只有能量交换的体系称为封闭体系。（2）封闭体系（closedsystem）若选水及绝热箱内的水蒸气为体系，则为封闭体系。虽然水变成水蒸气要从空气中吸收热量，但由于水蒸气仍是体系的一部分，此时体系与环境间无物质交换。Eg.将一杯水放进绝热箱中，体系分类与环境之间既有物质交换，又有能量交换的体系称为敞开体系。Eg.将一杯水放进绝热箱中，（3）敞开体系（opensyst

6、em）若选水为体系，绝热箱及其中的空气为环境。水必然会从空气中吸收热量，使部分水变为水蒸气逸入箱内的空气中，则水为敞开体系。二、体系的性质（Propertiesofasystem）用宏观可测性质来描述体系的热力学状态，故这些性质又称为热力学变量。可分为两类：1．容量性质/广度性质（extensiveproperty）:定义：若其数值不仅取决于体系本身，而且还与体系中物质的数量成正比，这种性质称为容量性质。2．强度性质（intensiveProperty）:定义：若其数值只取决于体系本身的特性，而与体系中物质的数量无关。这种性质称为强度性质。eg:T,P,ρ,η体系的

7、广度性质被体系的总质量或总摩尔数除（或把体系的两个容量性质相除），则成为体系的强度性质。三、状态与状态函数（stateandstatefunction）1．状态（state）:如果体系的全部性质都确定（即具有一定值，并不随时间而改变），那么体系就处于一定的状态当构成体系状态的所有性质都确定，而这种定态实质上是一种热力学平衡态。体系所处的状态就称为：定态体系各种性质的综合表现就构成了体系的状态。热力学平衡态热力学平衡态热平衡力学平衡物质平衡体系内部各个部分温度相等体系与环境之间无热交换（绝热界面）交换的热量相等（温度相等）体系内部压力处处相等体系与环境之间没有不