物理化学-热力学第一定律ppt课件.pptx

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1、1§1.1热力学概论1、热力学第一定律——变化过程中的能量转换的定量关系。2、热力学第二定律——变化过程的方向和限度。3、热力学第三定律——规定熵，解决化学平衡的计算问题。一、热力学的内容在设计新的反应路线或试制新的化学产品时,变化的方向和限度问题,显然是十分重要的。只有确知存在反应的可能性的前提下，再去考虑反应的速率问题,否则将徒劳无功：如在上世纪末进行了从石墨制造金刚石的尝试，所有的实验都以失败告终。以后通过热力学计算知道，只有当压力超过15000倍时，石墨才有可能转变成金刚石。现在已经成功地实现了这个转变过程.2热力学的方法特点：１、研究对象为大

2、量质点的宏观体系即只研究物质的宏观性质，不考虑微观性质和个别分子的行为。２、只须知道系统的始、终态，既不管过程进行的机理，也无须知道其结构变化。３、在热力学研究中无时间概念，即不管（反应）变化速率。例：根据热力学计算，金刚石可自发地变成石墨，但这个过程需用多少时间？发生变化的根本原因和机理？热力学中无法知道。二、热力学的方法：逻辑推理法3§1.2基本概念一、系统和环境二、状态和状态函数三、相四、过程与途径五、热力学平衡系统4System敞开系统open密闭系统closed孤立(隔离)系统isolated物质交换可以不可能不可能能量交换可以可以不可能系统

3、的分类：一、系统和环境SystemandSurroundings系统：研究对象环境：系统以外的，与系统有关的部分系统与环境有实际的或想象的界面分开5系统和环境例：绝热壁水水蒸气敞开系统密闭系统孤立系统6二、状态和状态函数StateandStatefunction状态：系统的物理，化学性质的综合表现;状态性质：系统处于某一状态时的性质，是系统本身所属的宏观物理量。如：T，p,，V，m，U，H，S…状态性质之间互相联系的，不是独立的，在数学上有函数关系，所以又称状态函数。如：单相纯物质密闭系统V=f(T,p)或p=f(T,V)71.状态函数的分类容量性质

4、：extensiveproperties其数值与系统中物质的量成正比，且有加和性如：Vi∝niV(总)=V1+V2+…强度性质：intensiveproperties其数值与系统中物质的量无关，且不具有加和性如：T，p，注意：1.p≠p1+p2与分压定律的区别2.两个容量性质相除得强度性质。如：＝m/V,Vm=V/n82.状态函数的特点①状态函数的改变量只与始、终态有关，与变化途径无关；移项整理②状态函数的微小变化可以用全微分表示。如：p=f(T,V)9系统中物理性质和化学性质完全均匀的部分称为相。可分为均相和复相。三、相10系统状态发生的变化为过

5、程，变化的具体步骤称为途径。按照系统中物质变化前后的状态过程可分为三类：1、简单状态变化过程2、相变过程：系统物态发生变化，如气化(vapor)：液→气熔化(fusion)：固→液升华过程(sublimation)：固→气。3、化学变化过程:化学反应四、过程与途径1125°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，绝热过程等。如:()T()T()p()p途径:()T+()p或()p+()T12五、热力学平衡系统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

6、衡热力学平衡系统必须同时处于下列四个平衡:热平衡;机械平衡;化学平衡;相平衡131.热平衡：thermalequilibrium无绝热壁存在下，系统中各部分温度相同。2.机械平衡：mechanicalequilibrium系统中无刚壁存在时，系统中压力相同。3.化学平衡：chemicalequilibrium系统中无化学变化阻力存在时，系统的组成不随时间变化4.相平衡：phaseequilibrium系统中各相的数量和组成不随时间变化14能量守恒原理:能量不能无中生有，也不会无形消失。§1.3能量守恒热力学第一定律Conservationofener

7、gy对于热力学系统而言，能量守恒原理就是热力学第一定律。热力学第一定律的说法很多，但都说明一个问题—能量守恒。能量可以从一种形式转换成另一种形式，如热和功的转换。但是，转换过程中，能量保持守恒。15热力学第一定律的经典表述：不供给能量而可以连续不断对外做功的机器叫作第一类永动机。无数事实表明，第一类永动机不可能存在。这种表述只是定性的,不能定量的主要原因是测量热和功所用的单位不同，它们之间没有一定的当量关系。1840年左右,Joule和mayer做了二十多年的大量实验后，得到了著名的热功当量：1cal=4.184J和1J=0.239cal。热功当量为能

8、量守恒原理提供了科学的实验证明。161、内能：除整体动能、整体势能以外的系统中一切形式的能量(