第2章 热力学第一定律.ppt

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1、物理化学第二章热力学第一定律本章目录§2.1热力学概论§2.2几个基本概念§2.3热力学第一定律§2.4体积功§2.5热§2.6热力学第一定律在理想气体体系中的应用§2.7实际气体的节流膨胀§2.8热力学第一定律在化学变化中的应用§2.9反应热与温度的关系——基尔霍夫定律§2.10非定温反应大纲——学习基本要求（1）理解热力学的一些基本概念，掌握状态函数的特点；（2）掌握内能U和焓H都是状态函数，热Q和功W都是与过程相联系的物理量；（3）掌握运用状态函数特点分析和处理问题的方法；（4）理解可逆过程与最大功的概念；（5）掌握

2、热力学第一定律的表述与数学表达式，掌握理想气体在定温、定压、定容和绝热过程中的DU、DH、Q及W的计算；（6）理解反应进度与反应热效应的概念，掌握热力学第一定律与盖斯定律的关系，能熟练地应用盖斯定律由生成热、燃烧热等热力学数据计算常温下的化学反应热；（7）掌握基尔戈夫定律计算不同温度下的化学反应热和相变热。（8）实际气体的节流膨胀过程。大纲——学习基本要求§2.1热力学概论热力学是研究能量（热和功）相互转化过程中所应遵循的规律的科学。热力学第一定律——能量守恒热力学第二定律——能量转化的方向和限度热力学第三定律热力学基本原

3、理应用于化学变化过程及与化学有关的物理变化过程，即构成化学热力学。主要解决两大问题：(1)化学过程中能量转化的衡算(2)判断化学反应进行的方向和限度§2.1热力学概论热力学的特点：优势？局限性？研究物质的宏观性质，不考虑单个分子、原子的行为。只考虑系统的始态和终态以及过程进行时的外界条件，不依赖物质结构，不考虑过程进行的机理。只考虑不随时间改变的平衡状态，不涉及过程进行的速率问题。§2.1热力学概论§2.2几个基本概念1.系统和环境在研究时被划分出来作为研究对象的物体称为系统（System）；系统以外与系统有相互作用的周围

4、部分称为环境（Surroundings）。√×××√√系统分类与环境的关系物质交换能量交换（1）敞开系统（2）密闭（封闭）系统（3）隔绝（孤立）系统1.系统和环境敞开系统密闭系统隔绝系统1.系统和环境§2.2几个基本概念2.状态和状态性质系统的宏观性质如物质的质量m、压力p、温度T、体积V、浓度c、粘度η等称为系统的状态性质，又称状态函数。系统的状态是系统的物理性质和化学性质的综合表现。另包括热力学能U，焓H，亥姆霍兹函数A，吉布斯函数G等状态和状态性质的单值对应关系系统的所有性质确定之后，系统的状态就完全确定。2.状态和

5、状态性质系统的状态确定之后，它的所有性质均有唯一确定的值。系统的状态改变，至少会有一个状态性质会改变？只要有一个状态性质变化，系统的状态就会变化？系统的状态变化，所有状态函数都变化？×√√状态性质（函数）的分类（1）容量性质（广度性质）（2）强度性质2.状态和状态性质两个容量性质的比即为一强度性质。其数值与系统中所含物质的量成正比，具有简单加和性。如质量m、体积V、内能U、熵S、焓H、热容量Cp等等其数值与系统所含物质的量无关，不具有加和性。如温度T、压力p、浓度c等等。状态函数的特征2.状态和状态性质状态函数的值只与系统

6、当前的状态有关，与这个状态是怎样变化得来的无关。系统经历某过程后，状态函数的改变值只决定于过程的始态和终态，与所经历的具体途径无关。状态函数之间相互关联对纯物质单相系统，确定系统的状态只需要3个状态函数的值，一般为T，p，n2.状态和状态性质系统的某一状态性质发生变化，至少会引起另外一个（或多个）性质也变化。确定系统的状态，只需要几个状态性质，其他性质由状态函数之间的相互关联决定。§2.2几个基本概念3.过程和途径系统状态所发生的一切变化均称为“过程”。定温过程定压过程循环过程过程途径系统由一个始态变化到另一终态，所经由的

7、方式或具体步骤称为途径。途径Ⅰ途径Ⅱ3.过程和途径由同一始态到同一终态，可以有多种途径，如：§2.2几个基本概念4.热力学平衡态系统与环境之间没有任何物质和能量的交换，系统中各个状态性质均不随时间变化，则称系统处于热力学平衡态。（1）热平衡：若系统内部无绝热壁存在，系统各部分温度相等。（2）机械平衡：若系统内部无刚壁存在，系统各部分压力相等。（3）相平衡：若系统内存在有几个相，相与相之间无物质转移。（4）化学平衡：系统的组成不随时间而改变，即没有宏观化学反应进行。热力学平衡态包含内容4.热力学平衡态§2.3热力学第一定律热

8、力学第一定律的表述“自然界中一切物质都具有一定能量，能量有各种不同形式，但不管如何转换，能量既不能创造，也不能消灭，在转换过程中，总能量是保持不变的”。“第一类永动机不可能存在”。热力学第一定律的实质就是能量守恒和转化定律。§2.3热力学第一定律热力学第一定律的数学表达式ΔU=Q＋WdU=δQ＋δW§2