物化2内能和焓.ppt

*高分子材料化学基础第二节热力学第一定律第二节热力学第一定律高分子材料化学基础第二节热力学第一定律一、热力学第一定律热力学第一定律的实质是能量守恒与转化定律。自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，可以从一种形式转化为另一种形式，可以从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递过程中总能量不变。1、热力学第一定律的表述高分子材料化学基础第二节热力学第一定律对于封闭体系热力学第一定律为：ΔU=Q-W吸收热量Q体系对外做功W状态1（U1）状态2（U2）热Q(heat)：体系与环境之间由于存在温差而传递的能量。规定：体系（从环境）吸热Q0体系（对环境）放热Q0功W(work):体系与环境之间除热之外以其它形式传递的能量。规定：体系对环境做功W0（失功）环境对系统做功W0（得功）（Q、W不是状态函数）2、热力学第一定律的表达式高分子材料化学基础第二节热力学第一定律◆W=W1+W2（W1为体积膨胀功，W2为非体积功）◆当体系无非体积功、并且等压时：W=W1＝P（V2-V1）＝P△V◆对于一个等容过程：ΔU=QVΔU=QP＋P△V◆对于一个等压过程（一般反应无非体积功）：高分子材料化学基础第二节热力学第一定律◆焓：H=U+PV◆焓变：ΔH＝H2–H1＝U2+P2V2－U1－P1V1◆当等压过程时：ΔH＝H2–H1＝U2+P2V2－U1－P1V1＝ΔU＋PΔV＝Qp◆结论：等容过程ΔU=QV等压过程ΔH＝QP高分子材料化学基础第二节热力学第一定律3、理想气体1）、理想气体状态方程式理想气体的温度（T）、压力（p）、体积(V)和物质的量（n）之间,具有如下的方程式关系：PV＝nRTp的单位是Pa，V的单位是m3，T的单位是K，n的单位是mol，摩尔气体常数R的单位及数值为：R一般气体，在温度、压力不是很大时，遵守方程式。高分子材料化学基础第二节热力学第一定律2）、理想气体的状态性质及函数◆等容过程ΔU=QV◆等压过程ΔH＝QP◆等温过程ΔU=0ΔH＝0◆单原子理想气体QV＝nCvmΔT＝1.5RnΔTQp＝nCpmΔT＝2.5RnΔT◆双原子理想气体QV＝nCvmΔT＝2.5RnΔTQp＝nCpmΔT＝3.5RnΔTW＝Q高分子材料化学基础第二节热力学第一定律◆理想气体等温可逆过程W＝nRTln(V2/V1)＝nRTln(P1/P2)◆理想气体等温、等压可逆过程W＝P外（V2-V1）例题：P188〔例8－1〕高分子材料化学基础第二节热力学第一定律【例8-1】在101.325kPa下，一定量的理想气体由10dm3膨胀到20dm3，并且吸热1100J，求W、ΔU和ΔH。解：由于是衡压过程，p0=p1=p2，体系对外所作的功中只有体积功，Qp=1100JΔU=Q–WW=p0(V2-V1)=101.325×103×(20.0×10-3-10.0×10-3)=1013J=1100J–1013J=87JΔH＝ΔU＋PΔV＝Qp=1100J高分子材料化学基础第二节热力学第一定律二、热力学第一定律的应用1、盖斯定律盖斯定律(Hessslaw)：一个化学反应，在定压或定容条件下，反应的反应热只与反应的始态和终态有关，而与变化的途径无关。等压△H（Qp）、等容△U（QV）与途径无关始态终态中间态△H△H1△H2△H＝△H1＋△H2高分子材料化学基础第二节热力学第一定律例：已知298k三个反应的反应热（1）CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)ΔΗ1=-870.3kJ（2）C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔΗ2=-393.5kJ（3）H2(g