熱力學(xué)第一定律小結(jié).教程文件

熱力學(xué)第一定律小結(jié)2014.2、系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)熱力學(xué)系統(tǒng)是大量分子、原子、離子等微觀粒子組成的宏觀集合體。這個集合體所表現(xiàn)出來的集體行為，如p，V，T，U，H，S，A，G等叫熱力學(xué)系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)。

分為兩類：

強度性質(zhì)－－系統(tǒng)的性質(zhì)參數(shù)數(shù)值與物質(zhì)的量無關(guān)，不具有加和性。如：p,T等

容量性質(zhì)－－系統(tǒng)的性質(zhì)參數(shù)數(shù)值與物質(zhì)的量成正比，有加和性，如：V,S,U,H,G等

祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！3、相的定義系統(tǒng)中物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)均勻的部分。均相系統(tǒng)；非均相系統(tǒng)4、系統(tǒng)的狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)系統(tǒng)的狀態(tài)是指系統(tǒng)所處的樣子。系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)稱為系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)。

當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)變化時，狀態(tài)函數(shù)的改變量只決定于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)，而與變化的過程或途徑無關(guān)。祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！6、系統(tǒng)的變化過程與途徑系統(tǒng)的變化過程分pVT變化過程，相變化過程，化學(xué)變化過程可逆過程的特點：(i)在整個過程中系統(tǒng)內(nèi)部無限接近于平衡；(ii)在整個過程中，系統(tǒng)與環(huán)境的相互作用無限接近于平衡，因此過程進展無限緩慢；環(huán)境的溫度、壓力與系統(tǒng)的溫度、壓力相差甚微，可看做相等；(iii)系統(tǒng)和環(huán)境能夠由終態(tài)沿著原來的途徑從相反方向步步回復(fù)，直到都恢復(fù)到原來狀態(tài)。可逆過程－－物系內(nèi)部與環(huán)境間在無限接近于平衡時所進行的過程祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！(v)循環(huán)過程：始態(tài)＝末態(tài)，所有狀態(tài)函數(shù)的改變量均為零；(vi)對抗恒外壓過程：pex=Const.(vii)自由膨脹過程：向真空膨脹，W=0②、幾種主要的pVT變化過程(i)恒溫過程：(ii)恒壓過程：(iii)恒容過程：(iv)絕熱過程：祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！相變化過程是指系統(tǒng)中發(fā)生的聚集態(tài)的變化過程。如液體的汽化、氣體的液化、液體的凝固、固體的熔化、固體的升華、氣體的凝華以及固體的不同晶型間的轉(zhuǎn)化等。③、相變化過程④、化學(xué)變化過程與反應(yīng)進度即是B的化學(xué)計量數(shù)。對產(chǎn)物取正，反應(yīng)物取負。反應(yīng)進度定義為：，為反應(yīng)進度，單位：mol祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！二、主要公式及使用條件1、熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表示式吸熱為正，放熱為負。系統(tǒng)得功為正，對環(huán)境作功為負。適用于封閉體系的一切過程。2、焓的定義3、焓變式中△(pV)為pV乘積的增量，不是體積功。

理想氣體單純pVT變化的一切過程，

真實氣體的恒壓變溫過程，純的液體、固體物質(zhì)壓力變化不大的變溫過程。①②祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！4、熱力學(xué)能(又稱內(nèi)能)變適用于理想氣體單純pVT變化的一切過程。5、恒容熱和恒壓熱祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！②、摩爾定壓熱容和摩爾定容熱容

分別適用于無相變變化、無化學(xué)變化、非體積功為零的恒壓和恒容過程。

③、

適用于理想氣體。6、熱容的定義式①、定壓熱容和定容熱容祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！7、體積功①、定義式或②、恒外壓過程③、理想氣體恒壓過程④、理想氣體恒溫可逆過程⑤、理想氣體絕熱過程適用于Cv,m為常數(shù)的過程。祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！8、理想氣體可逆絕熱過程方程

上式中，稱為熱容比，適用于Cv,m為常數(shù)，理想氣體可逆絕熱過程pVT的計算。9、標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓式中及分別為相態(tài)為β的物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓和標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓。上式適用于ξ=1mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的反應(yīng)。祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！過程

W=-pexVQ恒溫過程

pex=0(自由膨脹)pex=0

=C(恒外壓)

pex=p+dp(可逆過程)

恒壓過程

pex=p=C

恒容過程

絕熱過程

pex=0(自由膨脹)

pex=C(恒外壓)

pex=p+dp(可逆過程)

小結(jié)理想氣體各過程的U,H,Q及W的計算0000-pex(V2-V1)pex(V2-V1)-nRTln(V2/V1)nRTln(V2/V1)-p(V2-V1)nCp,m(T2-T1)0nCV,m(T2-T1)nCV,m(T2-T1)nCp,m(T2-T1)0000-pex(V2-V1)0nCV,m(T2-T1)nCp,m(T2-T1)nCV,m(T2-T1)nCV,m(T2-T1)nCp,m(T2-T1)祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！練習(xí)題1、1mol0℃、101.325kPa,的單原子理想氣體經(jīng)一個可逆過程，體積增加一倍，△H=2092J,Q=1674J。（1）計算終態(tài)的溫度、壓力、△U和W。（2）若氣體經(jīng)過等溫和等容的兩步可逆變化過程達到上述終態(tài)，計算△H、△U、Q和W。

祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！解：（1）理想氣體單純pVT變化的過程熱力學(xué)第一定律理想氣體祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！（2）同樣的始態(tài)與終態(tài)，狀態(tài)函數(shù)值相同

273K101.325KPaV0(I)等溫373K69.220KPa2V0273KP3V3(II)等容第二步為等容過程，所以V3＝2V0第一步為等溫過程，對理氣：理想氣體恒溫可逆過程：理想氣體等容可逆過程：∴祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！物理化學(xué)熱力學(xué)第一定律復(fù)習(xí)題

選擇題：(單選題)1．熱力學(xué)第一定律以ΔU=Q+W的形式表示時，其使用條件是()A.任意系統(tǒng)B.隔離系統(tǒng)C.封閉系統(tǒng)D.敞開系統(tǒng)2.能用來計算功的過程是

(A)實際氣體的絕熱過程(B)理想氣體的絕熱過程(C)實際氣體的等溫過程(D)理想氣體的等溫過程3.關(guān)于焓的性質(zhì),下列說法中正確的是(A)焓是系統(tǒng)內(nèi)含的熱能,所以常稱它為熱焓(B)焓是能量,它遵守?zé)崃W(xué)第一定律(C)系統(tǒng)的焓值等于內(nèi)能加體積功(D)焓的增量只與系統(tǒng)的始末態(tài)有關(guān)祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！4.對于理想氣體，下列關(guān)系中哪個是不正確的()5.對任一過程，與反應(yīng)途徑無關(guān)的是(A)

體系的內(nèi)能變化(B)體系對外作的功(C)體系得到的功

(D)體系吸收的熱祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！6．因Qp

=ΔH，QV

=ΔU，所以().A.Qp與QV都是狀態(tài)函數(shù)B.Qp與QV都不是狀態(tài)函數(shù)C.Qp是狀態(tài)函數(shù)，QV不是狀態(tài)函數(shù)D.Qp不是狀態(tài)函數(shù)，QV是狀態(tài)函數(shù)7．在下列關(guān)于焓的描述中，正確的是().A.

在任何過程中焓都等于定壓熱B.

在任何過程中焓都不等于定壓熱C.

理想氣體的焓只是溫度的函數(shù)D.

理想氣體的焓是溫度和壓力的函數(shù)祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！8.

熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達式U=Q+W只能適用于（）。①理想氣體

②封閉系統(tǒng)

③孤立系統(tǒng)

④敞開系統(tǒng)9.體系接受環(huán)境作功為160J，內(nèi)能增加了200J，則體系（）.①吸收熱量40J②吸收熱量360J③放出熱量40J

④放出熱量360J祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！10.同一溫度下，同一氣體物質(zhì)的等壓摩爾熱容Cp與等容摩爾熱容CV之間存在（）。11.對于雙原子理想氣體其應(yīng)等于（）。

①1.40

②1.67

③1.00

④2.00祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步?、倮硐霘怏w的可逆過程

②理想氣體的絕熱過程③理想氣體的可逆絕熱過程④任何氣體的絕熱過程祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！13.1mol單原子理想氣體從溫度為300K絕熱壓縮到500K時，其焓變?yōu)椋ǎ?/p>

①0

②4157J

③2494J

④–2494J(1)大于零（2）小于零(3)等于零（4）不能確定祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！①–

353kJ②-131kJ③131kJ④353kJ祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！16．對于內(nèi)能是體系狀態(tài)的單值函數(shù)概念，錯誤理解是：(A)

體系處于一定的狀態(tài)，具有一定的內(nèi)能；(B)

對應(yīng)于某一狀態(tài)，內(nèi)能只能有一數(shù)值不能有兩個以上的數(shù)值；(C)

狀態(tài)發(fā)生變化，內(nèi)能也一定跟著變化；(D)

對應(yīng)于一個內(nèi)能值，可以有多個狀態(tài)。祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！17公式適用于什么變化？A.任何氣體的絕熱變化B.理想氣體的絕熱變化C.理想氣體的任何變化D.理想氣體的絕熱可逆變化18.H2的燃燒焓等于A.H2O(l)的生成焓 B.H2O(g)的生成焓C.零

D.H2O2(g)的生成焓祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！19.nmol理想氣體由同一始態(tài)出發(fā)，分別經(jīng)(1)等溫可逆；(2)絕熱可逆兩個過程壓縮到達相同壓力的終態(tài)，以H1和H2分別表示(1)和(2)過程終態(tài)的焓值，則：(A)

H1>H2；(B)

H1<H2；(C)

H1=H2；(D)上述三者都不對祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！20.物理量T，p，V，U，H，Q，W中，屬于狀態(tài)函數(shù)的有，屬于容量性質(zhì)的有，屬于強度性質(zhì)的有。祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！21.如圖，A→B和A→C均為理想氣體變化過程，若B、C在同一條絕熱線上，那么?UAB與?UAC的關(guān)系是：()(A)?UAB>?UAC；(B)?UAB<?UAC；(C)?UAB=?UAC；(D)無法比較兩者大小。祝大家學(xué)習(xí)愉快，天天進步！22.一定量的理想氣體，從同一始態(tài)(壓力p1)可逆膨脹到壓力為p2，則等溫膨脹的終態(tài)體積(V1)與絕熱膨脹的終態(tài)體積(V2)之間有：(

)

(A)V1<V2；(B)V1=V2；