物理化學(xué)：物化01-08

1、1.1.功、熱和熱力學(xué)能功、熱和熱力學(xué)能系統(tǒng)與環(huán)境間的能量傳遞的兩種不同形式：做功、系統(tǒng)與環(huán)境間的能量傳遞的兩種不同形式：做功、傳熱，傳遞的能量分別稱為功和熱。傳熱，傳遞的能量分別稱為功和熱。功不是由熱力學(xué)定義的量，功的最初定義來自牛功不是由熱力學(xué)定義的量，功的最初定義來自牛頓力學(xué)，即力與位移矢量的點積：頓力學(xué)，即力與位移矢量的點積：ddWFl 力和位移可以有多種表現(xiàn)形式，因此功的表達(dá)式力和位移可以有多種表現(xiàn)形式，因此功的表達(dá)式也可以有多種形式。也可以有多種形式。1.1.功、熱和熱力學(xué)能功、熱和熱力學(xué)能功功廣義力廣義力廣義位移廣義位移系統(tǒng)得功，系統(tǒng)得功，W 0系統(tǒng)作功，系統(tǒng)作功，W 0系統(tǒng)放熱

2、，系統(tǒng)放熱，Q 0熱是過程變量。熱是過程變量。只說明是一微小的只說明是一微小的量，不是全微分。量，不是全微分。Qd如果在一個過程中，體系熱力學(xué)能的變化值如果在一個過程中，體系熱力學(xué)能的變化值DU不等不等于所做的功，于所做的功， DU與功的差值就稱為與功的差值就稱為熱熱，記為，記為Q。 U = Q + W 做功和傳熱是系統(tǒng)與環(huán)境間能量傳遞的兩種形式；做功和傳熱是系統(tǒng)與環(huán)境間能量傳遞的兩種形式； 從微觀角度看：熱力學(xué)能的定義可以從經(jīng)典力學(xué)或從微觀角度看：熱力學(xué)能的定義可以從經(jīng)典力學(xué)或量子力學(xué)得到，而無需借助于焦耳的實驗結(jié)果。量子力學(xué)得到，而無需借助于焦耳的實驗結(jié)果。熱力學(xué)能熱力學(xué)能U 系統(tǒng)內(nèi)部分子

3、間系統(tǒng)內(nèi)部分子間相互作用的位能、分子的移動能、相互作用的位能、分子的移動能、轉(zhuǎn)動能、分子內(nèi)部原子間的振動轉(zhuǎn)動能、分子內(nèi)部原子間的振動能、電子運動的能量、核的運動能、電子運動的能量、核的運動的能量的能量 之總和之總和 但是，焦耳的實驗結(jié)果對但是，焦耳的實驗結(jié)果對“熱熱”作了嚴(yán)格的定義，作了嚴(yán)格的定義，而在經(jīng)典力學(xué)或量子力學(xué)中根本就沒有而在經(jīng)典力學(xué)或量子力學(xué)中根本就沒有“熱熱”這這個概念，說明個概念，說明“熱熱”是一個真正的熱力學(xué)概念是一個真正的熱力學(xué)概念，是宏觀體系才會涉及的概念。是宏觀體系才會涉及的概念。例：例：（1 1）燒杯中盛有）燒杯中盛有NaOHNaOH水溶液，另有一玻泡封有水溶液，另有

4、一玻泡封有HClHCl水溶液，亦置于燒杯中。整個燒杯放在絕熱箱內(nèi)水溶液，亦置于燒杯中。整個燒杯放在絕熱箱內(nèi)的冰水混合物中，見圖的冰水混合物中，見圖1 1。設(shè)法使玻泡破碎后，溫度。設(shè)法使玻泡破碎后，溫度計所示溫度未發(fā)生變化，冰塊則部分融化。計所示溫度未發(fā)生變化，冰塊則部分融化。問：問： 。 0, 0, 0 QQQ解：解：若取燒杯及燒杯中的物若取燒杯及燒杯中的物質(zhì)為系統(tǒng)，燒杯壁為邊質(zhì)為系統(tǒng)，燒杯壁為邊界，則界，則Q P2 )。將開關(guān)擰開，有。將開關(guān)擰開，有n mol氣體流入桶內(nèi)，活塞上氣體流入桶內(nèi)，活塞上升，直到雙方壓力皆等于升，直到雙方壓力皆等于P2 。試求。試求Q,W, U。 取絕熱瓶、絕取絕

5、熱瓶、絕熱桶及全部氣熱桶及全部氣體為系統(tǒng)，體為系統(tǒng)， 0 Q解：解：2222dnRTVPVPVPW 外外2nRTWU 6.6.熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)p標(biāo)準(zhǔn)壓力標(biāo)準(zhǔn)壓力氣態(tài)組分氣態(tài)組分壓力為壓力為 下處于理想氣體狀下處于理想氣體狀態(tài)的氣態(tài)純物質(zhì)態(tài)的氣態(tài)純物質(zhì)p液態(tài)和固態(tài)組分液態(tài)和固態(tài)組分壓壓力為力為 下的液態(tài)和固下的液態(tài)和固態(tài)純物質(zhì)態(tài)純物質(zhì)p= 0.1MPap溶質(zhì)溶質(zhì) 下濃度為下濃度為 或或 的理想稀溶液的理想稀溶液中的溶質(zhì)中的溶質(zhì)pbcpp=0實際氣體實際氣體標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氣體的示意標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氣體的示意實際氣體實際氣體實際氣體實際氣體=理想氣體理想氣體標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氣體標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氣體pp 了解一下：了解一下：確立了標(biāo)準(zhǔn)態(tài)后，就可以計算熱力學(xué)能這樣的狀確立了標(biāo)準(zhǔn)態(tài)后，就可以計算熱力學(xué)能這樣的狀態(tài)函數(shù)了，比如溫度為態(tài)函數(shù)了，比如溫度為T，壓力為，壓力為p的實際氣體的的實際氣體的熱力學(xué)能等于：熱力學(xué)能等于：mm( , )( )()()UT pUTUpUp 理理想想氣氣體體壓壓力力從從至至零零實實際際氣氣體體壓壓力力從