熱力學第一定-1

第二章熱力學第一定律面向21世紀課程教材2023/2/5第二章熱力學第一定律2.10可逆過程與可逆體積功2.11節(jié)流膨脹與焦耳-湯姆遜實驗2.0熱力學概論2.1熱力學的一些基本概念2.2熱力學第一定律2.3恒容熱、恒壓熱，焓2.4摩爾熱容2.5相變焓2.7化學反應焓2.8標準摩爾反應焓的計算2.10理想氣體絕熱可逆過程方程式

2023/2/52.0熱力學概論1.熱力學的研究對象2.熱力學的研究方法和局限性2023/2/5熱力學的研究對象熱功當量能量守恒定律:能量有各種不同的形式，可以相互轉(zhuǎn)變，但能量的總值不變。研究化學過程及其與化學密切相關(guān)的物理過程中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系和轉(zhuǎn)換過程中所遵循的規(guī)律※熱力學第一定律2023/2/5熱力學的研究對象

熱力學第二定律

熱力學第三定律解決變化的方向和限度※闡明規(guī)定熵的數(shù)值※2023/2/5熱力學的方法和局限性特定狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)增量實際問題演繹推導計算熱力學基本定律化學熱力學研究的方法2023/2/5熱力學的方法和局限性熱力學方法的特點研究對象是大數(shù)量分子的集合體，研究宏觀性質(zhì)，所得結(jié)論具有統(tǒng)計意義。只考慮變化前后的凈結(jié)果，不考慮物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和反應機理。能判斷變化能否發(fā)生以及進行到什么程度，但不考慮變化所需要的時間。2023/2/5熱力學的方法和局限性局限性不知道反應的機理、速率和微觀性質(zhì)，只講可能性，不講現(xiàn)實性。2023/2/52.1基本概念及術(shù)語1.系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)（system）在科學研究中，把被劃定的研究對象稱為系統(tǒng)，亦稱為物系或體系.環(huán)境（surroundings）與系統(tǒng)密切相關(guān)、有相互作用或影響所能及的部分稱為環(huán)境.2023/2/5系統(tǒng)與環(huán)境（1）敞開系統(tǒng)（opensystem）

系統(tǒng)與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換，又有能量交換。2023/2/5系統(tǒng)和環(huán)境（2）封閉系統(tǒng)（closedsystem）

系統(tǒng)與環(huán)境之間無物質(zhì)交換，但有能量交換。2023/2/5系統(tǒng)和環(huán)境（3）孤立系統(tǒng)（isolatedsystem）系統(tǒng)與環(huán)境之間既無物質(zhì)交換，又無能量交換，故又稱為隔離系統(tǒng)。有時把封閉系統(tǒng)和系統(tǒng)影響所及的環(huán)境一起作為孤立系統(tǒng)來考慮。2023/2/5系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)用系統(tǒng)的一些宏觀可測量來描述系統(tǒng)的熱力學狀態(tài)，這些可測量稱為系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)。廣度性質(zhì)廣度性質(zhì)與系統(tǒng)的數(shù)量成正比，例如：強度性質(zhì)強度性質(zhì)與系統(tǒng)的數(shù)量無關(guān)，例如：2023/2/52.系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)2023/2/53.狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)改變量取決于系統(tǒng)的始、末態(tài)，與變化過程無關(guān)狀態(tài)函數(shù)：系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)，與系統(tǒng)的狀態(tài)之間存在單值對應關(guān)系狀態(tài)函數(shù)性質(zhì)是系統(tǒng)平衡狀態(tài)的單值函數(shù)狀態(tài)：系統(tǒng)一切性質(zhì)的總和2023/2/5狀態(tài)函數(shù)在數(shù)學上②

③若X=f(x、y、z)則

④

若X=f(y、z)則

①

2023/2/54.熱力學平衡態(tài)熱平衡※力學平衡※相平衡各相的組成和數(shù)量不隨時間而變※化學平衡宏觀上反應物和生成物的量不隨時間而變※2023/2/5思考題100℃2023/2/55.過程和途徑從始態(tài)到終態(tài)的具體步驟稱為途徑。在一定的環(huán)境條件下，系統(tǒng)發(fā)生了一個從始態(tài)到終態(tài)的變化，稱為系統(tǒng)發(fā)生了一個熱力學過程。(process)過程※途徑(path)※2023/2/55.過程和途徑（1）等溫過程☆（2）等壓過程

☆（3）等容過程☆（4）絕熱過程☆（5）環(huán)狀過程

ΔX=0☆2023/2/56.熱和功功：W∕J熱：Q∕J由于溫差在系統(tǒng)與環(huán)境間產(chǎn)生的能量傳遞在微小過程中的改變量為δQ性質(zhì)能量傳遞的一種形式，非狀態(tài)函數(shù)，其值與過程有關(guān)系統(tǒng)吸熱為正；放熱為負。功＝廣義力×廣義位移電功＝外加電勢差×所通過電量表面功＝表面張力×面積改變量能量傳遞的一種形式，非狀態(tài)函數(shù)，其值與過程有關(guān)系統(tǒng)做功為負；得功為正。在微小過程中的改變量為δW性質(zhì)2023/2/5熱和功的本質(zhì)

從微觀角度來說，功是大量質(zhì)點以有序運動而傳遞的能量，熱是大量質(zhì)點以無序運動方式而傳遞的能量。熱和功的單位都是能量單位J（焦耳）熱的種類蒸發(fā)熱凝聚熱溶解熱稀釋熱反應熱升華熱相變熱6.熱和功功的種類膨脹功非膨脹功電功表面功,2023/2/57.熱力學能熱力學能：U∕J、kJ熱力學能，系統(tǒng)內(nèi)所有粒子除整體勢、動能外全部能量的總和。（1）是狀態(tài)函數(shù)，它的變化值決定于始態(tài)和終態(tài)，與變化途徑無關(guān)。（2）其絕對值不可測量，只能計算它的變化值。（3）是系統(tǒng)的廣度性質(zhì)，而摩爾熱力學能是強度性質(zhì)（4）熱力學能在數(shù)學上具有全微分的性質(zhì)2023/2/5思考題1.判斷下列說法是否正確（1）狀態(tài)給定后，狀態(tài)函數(shù)就有一定的值，反之亦然；（2）狀態(tài)函數(shù)