热力学第一定-1.ppt

2.0 热力学概论 热力学的研究对象 热力学的研究对象 热力学的方法和局限性 热力学的方法和局限性 热力学的方法和局限性 系统和环境 系统的宏观性质 2.系统的宏观性质 3.状态与状态函数 状态函数 4.热力学平衡态 思考题 5.过程和途径 5.过程和途径 7.热力学能 上一内容 下一内容 回主目录 返回 * 第二章 热力学第一定律 面 向 21 世 纪 课 程 教 材 第二章 热力学第一定律 2.10 可逆过程与可逆体积功 2.11 节流膨胀与焦耳-汤姆逊实验 2.0 热力学概论 2.1 热力学的一些基本概念 2.2 热力学第一定律 2.3 恒容热、恒压热，焓 2.4 摩尔热容 2.5 相变焓 2.7 化学反应焓 2.8 标准摩尔反应焓的计算 2.10 理想气体绝热可逆过程方程式 1.热力学的研究对象 2.热力学的研究方法和局限性 热功当量 能量守恒定律:能量有各种不同的形式，可以相互转变，但能量的总值不变。 研究化学过程及其与化学密切相关的物理过程中的能量转换关系和转换过程中所遵循的规律 ※ 热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律 解决变化的方向和限度 ※ 阐明规定熵的数值 ※ 特定状态函数 状态函数增量 实际问题 演绎推导 计算 热力学基本定律 化学热力学研究的方法 热力学方法的特点 研究对象是大数量分子的集合体，研究宏观性质，所得结论具有统计意义。 只考虑变化前后的净结果，不考虑物质的微观结构和反应机理。 能判断变化能否发生以及进行到什么程度，但不考虑变化所需要的时间。 局限性 不知道反应的机理、速率和微观性质，只讲可能性，不讲现实性。 2.1 基本概念及术语 1.系统和环境 系统（system） 在科学研究中，把被划定的研究对象称为系统，亦称为物系或体系. 环境（surroundings） 与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境. 系统与环境 （1）敞开系统（open system） 系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。 系统和环境 （2）封闭系统（closed system） 系统与环境之间无物质交换，但有能量交换。 （3）孤立系统（isolated system） 系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为隔离系统。有时把封闭系统和系统影响所及的环境一起作为孤立系统来考虑。 用系统的一些宏观可测量来描述系统的热力学状态，这些可测量称为系统的宏观性质。 广度性质 广度性质与系统的数量成正比，例如： 强度性质 强度性质与系统的数量无关，例如： 改变量取决于系统的始、末态，与变化过程无关 状态函数： 系统的宏观性质，与系统的状态之间存在单值对应关系 状态函数性质 是系统平衡状态的单值函数 状态： 系统一切性质的总和 在数学上 ② ③ 若 X= f (x、y、z) 则 ④ 若 X= f (y、z) 则 ① 热平衡 ※ 力学平衡 ※ 相平衡 各相的组成和数量不随时间而变 ※ 化学平衡 宏观上反应物和生成物的量不随时间而变 ※ 100℃ 从始态到终态的具体步骤称为途径。 在一定的环境条件下，系统发生了一个从始态到终态的变化，称为系统发生了一个热力学过程。 (process) 过程 ※ 途径 (path) ※ （1）等温过程 ☆ （2）等压过程 ☆ （3）等容过程 ☆ （4）绝热过程 ☆ （5）环状过程 ΔX=0 ☆ 6.热和功 功：W∕J 热：Q∕J 由于温差在系统与环境间产生的能量传递 在微小过程中的改变量为δQ 性质 能量传递的一种形式，非状态函数，其值与过程有关 系统吸热为正；放热为负。 功＝ 广义力 × 广义位移 电功＝外加电势差 × 所通过电量 表面功＝表面张力 × 面积改变量 能量传递的一种形式，非状态函数，其值与过程有关 系统做功为负；得功为正。 在微小过程中的改变量为δW 性质 热和功的本质 从微观角度来说，功是大量质点以有序运动而传递的能量，热是大量质点以无序运动方式而传递的能量。热和功的单位都是能量单位J（焦耳） 热的种类 蒸发热 凝聚热 溶解热 稀释热 反应热 升华热 相变热 6.热和功 功的种类 膨胀功 非膨胀功 电功 表面功 , 热力学能：U∕J、kJ 热力学能，系统内所有粒子除整体势、动能外全部能量的总和。 （1）是状态函数，它的变化值决定于始态和终态， 与变化途径无关。 （2）其绝对值不可测量，只能计算它的变化值。 （3）是系统的广度性质，而摩尔热力学能是强度性质 （4）热力学能在数学上具有全微分的性质 思 考 题 1.判断下列说法是否正确 （1）状态给定后，状态函数就有一定的值，反之亦然； （2）状态函数改变后，状态一定改变； （3）状态改变后