胶体化学第一章演示教学.ppt

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1、胶体化学第一章1.热力学第一定律及其应用1.3.3相变焓体系中的物质从一个相转移至另一个相的过程称为相变化过程。常见的相变化过程有蒸发、冷凝、熔化、凝固等。在恒温和该温度的平衡压力下且W’=0时，相变过程所伴随的热效应为相变焓或相变热。以符号Δ相变H（T）表示。1.热力学第一定律及其应用思考题：判断下列说法是否存在问题：（1）只有在等压过程中才有焓的概念；（2）体系的焓等于体系所含的热量；（3）体系的焓等于体系在恒压过程中吸收热量；（4）体系的焓变化等于体系在恒压过程中吸收热量。1.热力学第一定律及其应用1.3.4焦耳盖吕萨克实验盖吕萨克在1807年，焦耳

2、在1843年分别做了如下实验：(1)实验1.热力学第一定律及其应用(3)实验结果1）水浴温度没有变化，Q=02）体系没有对外做功，W=0根据热力学第一定律得该过程的又因为现dT=0，dU=0，而dV≠0当左边的气体压力越低，实验温度越高时结论越正确。实验证明：p0，气体理想气体。1.热力学第一定律及其应用同理可得理想气体的热力学能仅是温度的函数。并可推知理想气体的焓也仅是温度的函数。（1.3.5）（1.3.4）则有理想气体1.热力学第一定律及其应用1.4热容1.4.1热容均相、组成不变且只做体积功的封闭体系，温度升高1K所吸收的热称为热容，用符号C表示。热容

3、的单位为J·K-1。热容是广度性质。(1)平均热容(2)真热容1.热力学第一定律及其应用(3)等容热容(4)等压热容dU=CVdTdH=CpdT1.热力学第一定律及其应用1.4.2摩尔热容Cm称为摩尔热容，单位为J·K-1·mol-1。(1)摩尔恒容热容适用条件：等容、只作体积功、均相、组成不变的封闭体系1.热力学第一定律及其应用(2)摩尔恒压热容（1.4.6）（1.4.7）（1.4.8）或式中a，b，c；a’，b’，c’,...是经验常数，由各种物质本身的特性决定，可从热力学数据表中查找。适用条件：等压、只作体积功、均相、组成不变的封闭体系1.热力学第一定律及

4、其应用对单原子理想气体对双原子分子或线性多原子分子对于凝聚体系（固体或液体），一般认为1.热力学第一定律及其应用例1将2molN2（g）自25℃加热到100℃，若经（1）恒容加热；（2）恒压加热。分别求两过程的△U、△H、Q和W。N2（g）可视作理想气体。例2已知方解石（CaCO3）在298~1200K温度范围内热容与温度的关系为Cp，m=(104.52+21.92×10-3T)J.mol-1.K-1;今将1kg方解石在空气中加热自25℃加热到900℃，需要多少热量？假设方解石在此温度区间不分解。1.热力学第一定律及其应用例3将1mol温度为273K的冰在101

5、325Pa下加热为373K的水蒸气，计算此过程的△U、△H、Q和W。已知0℃，101325Pa下冰的△fusHm=6.0kj.mol-1,100℃,101325Pa下水的△vapHm=40.64kj.mol-1,在0~100℃范围内水的Cp，m=75.31kj.K-1.mol-1，水蒸气可视为理想气体。1.热力学第一定律及其应用1.5功与过程1.5.1膨胀过程与功设在定温下，一定量理想气体在活塞筒中克服外压p外，经4种不同途径，体积从V1膨胀到V2所作的功。1.热力学第一定律及其应用1.自由膨胀过程（向真空膨胀，p外＝0）2.一次恒外压膨胀过程（p外＝p2=常数

6、）1.热力学第一定律及其应用恒外压膨胀过程与功1.热力学第一定律及其应用3.多次恒外压膨胀过程(1)克服外压为，体积从膨胀到；(3)克服外压为，体积从膨胀到。(2)克服外压为，体积从膨胀到；（设分三步恒外压膨胀）所作的功等于3次分步膨胀过程所作功的加和。1.热力学第一定律及其应用多次恒外压膨胀过程与功可见，外压差距越小，膨胀次数越多，做的功也越多。1.热力学第一定律及其应用4.外压与体系的压力差为dp的膨胀过程（近似可逆膨胀过程）忽略二阶无穷小量dpdV1.热力学第一定律及其应用对于理想气体这种过程近似地可看作可逆过程，体系对环境所作的功最大（绝对值最大）。1.

7、热力学第一定律及其应用压缩过程也可用类似于膨胀过程的处理方法进行膨胀过程与功压缩过程与功1.热力学第一定律及其应用从以上的膨胀与压缩过程看出，功与变化的途径有关。虽然始终态相同，但途径不同，所作的功也大不相同。显然，可逆膨胀过程中体系对环境作最大功；可逆压缩过程中，环境对体系作最小功。总结：2.可逆过程体系经过某一过程从状态（1）变到状态（2）之后，如果能使体系和环境都恢复到原来的状态而未留下任何永久性的变化，则该过程称为热力学可逆过程。否则为不可逆过程。1.热力学第一定律及其应用3.可逆过程的特点⑴整个过程是一连串非常接近于平衡的状态所组成，完成过程的速度无限

8、缓慢的。⑵过程每一步都可