第二章热力学第一定律分解ppt课件.ppt

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1、第二章热力学第一定律热力学：研究不同形式能量转化的科学物理化学主要讲与物理变化、化学变化相关的热力学1.第一定律：能量守恒，解决过程的能量衡算问题（功、热、热力学能等）2.第二定律：过程进行的方向判据3.第三定律：解决物质熵的计算4.第零定律：热平衡原理T1=T2，T2=T3，T1=T3本章基本要求1.理解状态函数和状态函数法2.理解系统，环境，功，热，热力学能，焓，生成焓，燃烧焓，反应焓，可逆过程等概念3.熟悉运用第一定律计算各种过程的Q，W，△U和△H4.了解焦耳－汤姆逊系数热力学第一定律的本质是能量守恒一.系统与环境二.状态与状

2、态函数三.过程与途径四.热力学能§2.1热力学基本概念和术语一.系统和环境系统(system)：指我们所研究的对象；环境(ambienceorsurroundings)：系统以外与之相联系的部分。（系统与环境之间的界面可以是真实的，也可以是根据讨论需要人为划定）环境系统系统与环境间相互作用物质交换能量交换传热（heat)作功体积功非体积功(其他功)(work)隔离系统(isolatedsystem)：与环境间——既无物质交换，又无能量交换；封闭系统(closedsystem)：与环境间——只有能量交换，而无物质交换；敞开系统(open

3、system)：与环境间——既有物质交换，又有能量交换；三类系统：系统的性质：决定系统状态的物理量，如p,V,T,C…系统的状态：当系统所有性质都有确定值时，则系统处于一定的状态。热力学平衡态：系统的热力学性质不随时间而变化,就称系统处于热力学平衡态。条件：系统与环境间的联系被隔绝二.状态与状态函数1.状态—热力学平衡态热力学研究的对象就是处于平衡态的系统。系统处于平衡态应满足：1)热平衡:系统各部分T相同2)力平衡:系统各部分p相同3)相平衡:物质在各相分布不随时间变化4)化学平衡:系统组成不随时间变化（但广度量的摩尔量是强度性质，

4、Vm，Um，Cp,m…）强度量：没有加和性（如p、Ｔ、）广度量：具有加和性（如Ｖ、m、Ｕ)状态函数2.状态函数系统处于平衡态时的热力学性质（如U、H、p、V、T等）是系统状态的单值函数，故称为状态函数。状态函数特点：状态改变，状态函数值至少有一个改变；异途同归，值变相等，周而复始，其值不变；定量，组成不变的均相系统，任一状态函数是另外两个状态函数的函数，如V=f(T,p)；状态函数具有全微分特性。过程(process)：系统从一个平衡状态变化到另一个平衡状态的经历；途径(path)：实现某一过程的具体步骤的总和注意：实现某一过程

5、可通过不同途径；三、过程和途径1.物理化学讨论三种过程：单纯pVT变化，聚集状态不变相变过程:气化，凝固，晶型转变化学反应过程:1)恒温过程：变化过程中Ｔ(系)=T(环)=常数(dT=0)(Ｔ(始)=T(终)，为等温过程)(ΔT=0)2.根据过程特点细分为：2)恒压过程：变化过程中p(系)=p(环)=常数(dp=0)(p(始)=p(终)，为等压过程)(Δp=0)3)恒容过程：过程中系统的体积始终保持不变，4)绝热过程：系统与环境间无热交换的过程，5)循环过程：经历一系列变化后又回到始态的过程。循环过程前后所有状态函数变化量均为零。6)

6、可逆过程：系统和环境的相互作用无限接近于平衡条件下进行的过程：相变时：平衡压力及温度条件下传热时：膨胀时：可逆过程特点有四：①每一步无限接近平衡；②无限缓慢③能原路返回；④效率最大注意：可逆过程并不存在，是一种比较基准，如理想气体3.过程函数与途径相关的性质热Q和功W都是能量传递过程中表现出来的形式，不是能量存在的形式热和功不是状态函数，而是过程函数，它们不能写成△W，dW，而用δW！171)热Q热显热潜热反应热化学反应时，系统吸收或放出的热单纯pVT变化时，系统吸收或放出的热相变时，T不变，系统吸收或放出的热系统与环境由温差而引起的

7、能量交换称为热，系统吸热为“＋”，系统放热为“－”2)功除热之外，系统与环境交换能量的另一种形式，系统对环境做功为“－”，系统得到环境所做的功为“＋”功体积功W电功表面功非体积功W电化学一章讨论表面化学一章讨论系统因体积变化而引起的与环境交换的能量加“－”号因为气体膨胀(dV>0)，而系统输出功(W<0)体积功的定义式dV=Adl截面A热源气体pambVdl图2.1.1体积功示意图环境当系统由始态1p1，V1，T1末态2p2，V2，T2W=?体积功的计算式(1)恒(外)压过程恒外压过程：W＝－pamb(V2－V1)恒压过程(p

8、amb=p)：W＝－p(V2－V1)(isobaricorconstantpamb)(2)自由膨胀过程(freeexpansionprocess)∵pamb=0∴W=0(3)恒容过程（isochoricprocess)