物理化学-任素贞.ppt

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1、第一章热力学第一定律化学热力学研究的是化学变化，包括相变化和p、V、T变化过程中，物质数量和能量的变化规律。以人类长期实践所总结的两个基本定律为基础。热力学第一定律：指出了各过程能量转换的准则；热力学第二定律：指出一定条件下自发变化的方向和限度。1一、热力学概论1.热力学研究的对象热力学研究的对象是大量微观粒子的宏观性质，粒子数大体上不低于1023数量级。热力学不研究少数粒子所构成的物质和个别粒子的行为。2热力学研究宏观物质在各种条件下的平衡行为,如：能量平衡，化学平衡，相平衡等，以及各种条件变化对平衡的影响，从能量平衡角度对物质变化的规律和条件得出正确的

2、结论,具有普遍性和可靠性。2.热力学研究的目的和內容33.热力学研究的基础热力学的一切结论主要建立在热力学第一、第二和第三定律的基础上。经验定律特征：1.是人类的经验总结，其正确性由无数次实验事实所证实；2.它不能从逻辑上或其他理论方法来加以证明（不同于定理）。4(1)广泛性：只需知道体系的起始状态、最终状态，过程进行的外界条件，就可进行相应计算；而无需知道反应物质的结构、过程进行的机理，所以能简易方便地得到广泛应用。4．热力学研究方法严格的数理逻辑的推理方法，即演绎法5b.其研究对象是有足够大量质点的体系，得到物质的宏观性质，因而对体系的微观性质，即个别

3、或少数分子、原子的行为，无法解答。(2)局限性：由于热力学无需知道过程的机理，所以它对过程自发性的判断只能是知其然而不知其所以然；6c.热力学所研究的变量中，没有时间的概念，不涉及过程进行的速度问题。这对实用的化学反应来讲显然是不够的，需用化学动力学来解决。7§1.1热力学基本概念§1.2热和功§1.3热力学第一定律§1.4功的计算、可逆过程§1.5等容热、等压热和焓§1.6热容及热的计算§1.7热力学第一定律的应用Ⅰ——简单参量变化§1.8热力学第一定律的应用Ⅱ——相变化§1.9热力学第一定律的应用Ⅲ——热化学第一章热力学第一定律81.1热力学基本概念系

4、统与环境状态和状态函数过程与途径热力学平衡态几个基本概念：91.系统与环境系统：我们所研究的那部分物质和空间－被划定的研究对象。亦称为体系或物系。环境：是系统以外，与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分。系统分类定义根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：封闭系统－－系统与环境之间无物质交换，但有能量交换。隔离系统－－系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换敞开系统－－系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换有时把封闭系统和系统影响所及的环境一起作为隔离系统来考虑。10封闭系统的例：一个不保温的热水瓶：传热但无物质交换；举例：112.状态与状态函数

5、状态：体系一系列性质的综合表现状态性质（函数）：描述状态的宏观物理量几何：体积、面积等；力学：压力、表面张力、密度等；电磁：电流、磁场强度等；化学：摩尔数、摩尔分数等热力学：温度、熵、内能、焓、自由能等定义12状态函数的特点31同一热力学系统的各种状态函数间存在一定的联系由一定量的纯物质构成的单相系统，只需指定任意两个能独立改变的性质，即可确定系统的状态。若对于一定量的物质，已知系统的性质为x与y，则系统任一其它性质X是这两个变量的函数，即：例对物质的量为n的某纯物质、单相系统，其状态可由T，p来确定，其它性质，如V，即是T，p的函数。V=f(T,p)13

6、2状态改变时，状态函数的变化量只与变化的始末态有关，而与变化的途径无关。33状态一定，体系所有的性质都是确定的，即状态函数是状态的单值函数(体系的状态一旦确定，状态函数就有单一定值，状态不变它不变)。状态改变了，不一定所有性质都改变，但性质改变了，状态一定改变。例：理气的等温过程：（P1，V1）→（P2，V2）状态改变了，T不变14状态函数在数学上具有全微分的性质。若x为状态函数，系统从状态A变化至状态B：若x，y，z皆为状态函数，且z=f(x,y)，则：ABⅠⅡⅢxAxB如理想气体：23有：微小变化1516字口诀：异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。

7、☻单值、连续、可微的函数――具全微分性质（1）环程积分为零（2）存在倒数关系（3）存在循环关系（归一化关系）（4）尤拉关系成立可证明某一函数是否为状态函数16状态函数的分类容量性质（或广度性质）：容量性质的数值与体系中物质的数量成正比，具有加和性，如：m，n，V，U强度性质：强度性质的数值与体系中物质的数量无关，不具有加和性。如：T,P,ρ,EV1,T1V2,T2V=V1+V2T≠T1+T217二者的关系：每单位广度性质即强度性质，容量性质÷容量性质=强度性质31233容量性质×强度性质=容量性质183.过程与途径状态1状态2途径1途径2(T1，p1)(T

8、2，p2)系统从一个状态变到另一个状态，称为过程。前一个状态称为始