第2章热力学第一定律_1_分析解析ppt课件.ppt

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1、第2章热力学第一定律聊城大学材料科学与工程学院1主要内容§2.1热力学概论§2.2热平衡和热力学第零定律——温度的概念§2.3热力学的一些基本概念§2.4热力学第一定律§2.5准静态过程与可逆过程§2.6焓§2.7热容§2.8热力学第一定律对理想气体的应用2主要内容§2.9Carnot循环§2.10Joule-Thomson效应——实际气体的ΔU和ΔH§2.11热化学§2.12Hess定律§2.13几种热效应§2.14反应焓变与温度的关系——Kirchhoff定律§2.15绝热反应——等温反应3§2.1热力学概论热力学方法和局限性热力学方法：是一种演绎的方法，结合经验所得的基本定律

2、进行演绎推理，指明宏观对象的性质、变化方向和限度。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。4局限性不知道反应的机理和反应速率不研究系统的宏观性质与微观结构之间的关系可以指出进行实验和改进工作的方向，讨论变化的可能性，但无法指出如何将可能性变为现实的方法和途径5§2.2热平衡和热力学第零定律温度的概念将A和B用绝热壁隔开，而让A和B分别与C达成热平衡。然后在A和B之间换成导热壁，而让A和B与C之间用绝热壁隔开。绝热导热6A和B分别与C达成热平衡，则A和B也处于热平衡，这就是热平衡定律或第零定律。当A和B达成热平衡时，它们具有相同的温度由此产生了温度计，C相

3、当于起了温度计的作用绝热导热7§2.3热力学的一些基本概念一、系统和环境二、热力学平衡状态三、状态函数四、过程与途径五、热量和功六、内能8一、系统和环境(Systemandsurroundings)定义：系统——研究对象(也称体系)环境——与系统有相互作用的外界系统的分类开放系统（敞开）封闭系统孤立系统（隔离）系统9性质：容量性质：与n成正比，有加和性。例如：m，C，V；是n的一次齐函数强度性质：与n无关，无加和性。例如：T，p，Vm，；是n的零次齐函数10二、热力学平衡状态定义：热平衡力学平衡相平衡化学平衡平衡状态包括的具体内容系统中各部分温度相同系统中压力相同组成不再随时间而

4、改变相间没有物质的净转移系统与环境间无物质、能量的交换，系统各状态性质均不随时间而变化时，称系统处于热力学平衡。11三、状态函数(Statefunction)定义：用于描述系统状态的宏观性质。系统性质的改变只取决于系统开始和终了的状态，而与变化时所经历的途径无关。热力学中把这种特性的物理量叫做状态函数。“异途同归，值变相等；周而复始，数值还原”12特点：（1）相互关联：单组分均相封闭系统有两个独立变量；（无组成变化的封闭系统）（2）变化只决定于初末状态13状态方程对于一定量的单组分均匀系统，经验证明，状态函数T,p,V之间有一定的联系，可表示为：T=f(p,V)多组分系统：T=f(

5、p,V,n1,n2…)14四、过程与途径(Processandpath)按系统初末状态的差异，分为：简单物理过程：pVT变化复杂物理过程：相变、混合等化学过程：如：1.气化(vapor)：液→气熔化(fusion)：固→液升华过程(sublimation)：固→气1525°C,p100°C,2p25°C,2p100°C,p定温过程()T定压过程()p定容过程()V循环过程，绝热过程()Q等。()T()T()p()p途径:()T+()p或()p+()T系统状态发生的变化—过程变化的具体步骤—途径2.简单状态变化过程，如：16CuSO4ZnSO43.化学变化过程:化学反应ZnZnCuZ

6、nSO4CuSO4定温定压下在烧杯中进行定温定压下在原电池中进行Zn+CuSO4(aq)Cu+ZnSO4(aq)17按过程本身的特点，分为多种多样。物化感兴趣的几种典型过程为：等温过程：T1＝T2＝T环＝const.等压过程：p1＝p2＝p环＝const.等容过程：V＝const.绝热过程：Q=0循环过程：状态函数变化为018五、热和功(Heatandwork)定义：由于温度不同而在系统与环境之间传递的能量，Q；除热以外，在系统与环境之间所传递的能量，W。符号：系统吸热，Q>0；系统放热，Q<0系统做功，W＜0；环境做功，W＞0Q和W是过程量：功和热不是系统的状态性质，但与系统的

7、状态变化有关，其数值大小与变化途径有关。19热力学物理量状态函数过程量A(状态函数)B(状态函数)Ⅰ(过程量)Ⅱ(过程量)(1)Ⅰ和Ⅱ的过程量一般不同：QⅠ≠QⅡ，WⅠ≠WⅡⅠ和Ⅱ的状态函数变化相同：YⅠ＝YⅡ(2)一般Q≠-Q逆，W≠-W逆；但Y＝-Y逆20六、内能(Internalenergy)系统的能量动能：势能：内能：系统内部能量的总和。也称热力学能，U机械能(1)U是状态函数：容量性质，U＝U(T,V)(2)绝对值不可测21证明：系统状态一定时，内能