焓和熱容熱力學(xué)第一定律熱化學(xué)

熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱焓和熱焓和熱 物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱 Q熱力學(xué)第一

d Qd Qi

nidi體系所做的功dWdWp外 物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱Atkins’Physical 物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱物理物理W機(jī)械WF外(?dlP外AdlP外壓縮WVWVVP內(nèi)d VnRVd1V1體系得功（得功）=P內(nèi) 環(huán)境失功（失功）=P外體系作功（失功）=P內(nèi) 環(huán)境得功（得功）=P外體體積功（P外dV）是指環(huán)境得到的，或失去的膨或者說(shuō)環(huán)境得到的或失去的做體積功的能力物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱體系內(nèi)能增加△U境失去的熱Q境失去的功W熱熱Q環(huán)≠熱QQ以壓縮為例（取絕對(duì)值計(jì)算QdUdUQWQP環(huán)d 內(nèi)dVQ轉(zhuǎn)Q轉(zhuǎn)變Q 物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱§2焓和熱對(duì)于化學(xué)變化和相變化，一般只涉及體積各種不同附加條件下，第一定律有其相應(yīng)物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱恒容熱V=C，dV=由第一定律：U=Q+只做體積功時(shí)，有U=QV+dV=WV?P外dV=0，則U=一一般而言，Q是途徑的函數(shù)，但恒容、只做體積功的熱效應(yīng)QV卻等于狀態(tài)U的增量，只取決于始態(tài)和終態(tài)。物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱 恒壓熱P體=P外=C，dP=有U=QP+WP=QP

P外QPP外(V2則，QP=UP外(V2-U2-U1+P外V2P外U2P外V2)–(U1+P外=(U2+P2V2)–(U1+P1V1物理化學(xué)II 焓的定義H焓的定義HU+為什么引入焓？方便計(jì)算大多數(shù)過(guò)程恒壓大多數(shù)過(guò)程恒壓無(wú)其它功則Qp=(U2+p2V2)–(U1+=H2–Qp=()p,w’=熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱1）H是狀態(tài)函數(shù)，廣度性H1）H是狀態(tài)函數(shù)，廣度性HfU、p、 恒壓無(wú)其它功（p1p2p外=H=U+pexV= H是狀態(tài)函數(shù)，任意變 H是狀態(tài)函數(shù)，任意變化均焓H=(U+pV)=U+熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱焓和內(nèi)能不同，內(nèi)能U有明確的物理意義，它表示體系內(nèi)部各種能量的總和，但焓是人為定義的。僅HUpV，其增HU+(pV)dH=dU+d(pV)=dU+pdV+Vdp均無(wú)明確物理意義。只在特定條件下，封閉體系、恒壓、只做體積功時(shí)，H才與恒壓熱效應(yīng)發(fā)生定量關(guān)系：QP=[問(wèn)般H的通用公式應(yīng)如何書(shū)寫(xiě)HU(pV)物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱焓的統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)表達(dá)

gei/TV kT2 內(nèi)能的統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)表達(dá)式

gei/(kBT)

NkT2(

kT2(lnQ)mH

pV

V

VpkT(lnQBT,第十二kTpkT(lnQBT,第十二

V,

V T,獨(dú)立等同

QqN,HRT2(lnq RTV(lnq V T獨(dú)立等同不

Q1qN,理想氣體pVRT,HRT[T(lnq

N V,N物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱在沒(méi)有相變化、化學(xué)變化，只在沒(méi)有相變化、化學(xué)變化，只做體功的條件下，體系從環(huán)境吸收量成正比。比例常數(shù)為<C><C>＝Q/(T<C>＝Q/(T2-T1)=(JK 比熱容：c(JK1kg (JK1mol熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱Cf(途徑)，因?yàn)镼f(途徑恒容熱CV恒壓熱CP物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱恒恒容熱容與 Slope=C Slope= dUdQVnCV,mdTT 2 T1 V 1 kT kT2(lnQmBVCV( m 2kTVBln)VkT2B2lnT)V物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱恒恒壓熱容與焓變Slope= P Slope= P dHdQPnCP,mdT H nT 1

P,m 物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱理想氣體CV=理想氣體CV=恒容恒容不做其它功條件下物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱能量均分原理多質(zhì)點(diǎn)體系 定理適E=1/2U=1/2Cv,m=1/2單原子分子，平動(dòng)（fCv,m=3/2

每一自由度(f的能 平均值相物理化學(xué)II 雙原子分子平動(dòng)（f雙原子分子平動(dòng)（f=3)，轉(zhuǎn)動(dòng)(f=2),振動(dòng)(fCv,m=7/2 Cv,m=5/2線形線形多原子分子平動(dòng)（f=3)，轉(zhuǎn)動(dòng)(f=2),振動(dòng)(f=3n-Cv,m=[3+2+2(3n-5)]/2R,常溫 Cvm=5/2非線形多原子平動(dòng)（f=3)，轉(zhuǎn)動(dòng)(f=3),振動(dòng)(f=3n-Cv,m=[3+3+2(3n-6)]/2R,常溫 Cv,m=6/2物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱某些氣體在某些氣體在298.15K時(shí)恒容熱容實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算各種運(yùn)動(dòng)對(duì)CV,m的貢 CV,m/(J·K-1·mol-平 轉(zhuǎn) 振 計(jì)算 實(shí)驗(yàn)00R~~物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱（四）氣體熱容與溫度的經(jīng)驗(yàn)式經(jīng)驗(yàn)式Cp,mabT+cT2Cp,m=a+bT+c’T-2+HPTT2P,dT1HHa(T T)b(T2T2)c'(1121221T2T1物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱（四）等壓熱容與等容熱容 U(T,V

dUUdTUT VCdT

UT VT dU CdTUdVpdV V Cp dT

U pV T物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱CpCpdTVU pVVTCP和CV的差恒容時(shí)體系的體積不變；而恒壓時(shí)隨著溫度的升高，體系的體積膨脹需環(huán)境提供

pV 物理化學(xué)II 熱力學(xué)第一定律和熱化 焓和熱在體積膨脹的同時(shí)體系內(nèi)部分子間距離服分子間引力，而使