熱力學(xué)第一定-1

第二章熱力學(xué)第一定律面向21世紀(jì)課程教材2023/2/5第二章熱力學(xué)第一定律2.10可逆過(guò)程與可逆體積功2.11節(jié)流膨脹與焦耳-湯姆遜實(shí)驗(yàn)2.0熱力學(xué)概論2.1熱力學(xué)的一些基本概念2.2熱力學(xué)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(xué)反應(yīng)焓2.8標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓的計(jì)算2.10理想氣體絕熱可逆過(guò)程方程式

2023/2/52.0熱力學(xué)概論1.熱力學(xué)的研究對(duì)象2.熱力學(xué)的研究方法和局限性2023/2/5熱力學(xué)的研究對(duì)象熱功當(dāng)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(xué)過(guò)程及其與化學(xué)密切相關(guān)的物理過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系和轉(zhuǎn)換過(guò)程中所遵循的規(guī)律※熱力學(xué)第一定律2023/2/5熱力學(xué)的研究對(duì)象

熱力學(xué)第二定律

熱力學(xué)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(xué)的方法和局限性特定狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)增量實(shí)際問(wèn)題演繹推導(dǎo)計(jì)算熱力學(xué)基本定律化學(xué)熱力學(xué)研究的方法2023/2/5熱力學(xué)的方法和局限性熱力學(xué)方法的特點(diǎn)研究對(duì)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(jì)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(yīng)機(jī)理。能判斷變化能否發(fā)生以及進(jìn)行到什么程度，但不考慮變化所需要的時(shí)間。2023/2/5熱力學(xué)的方法和局限性局限性不知道反應(yīng)的機(jī)理、速率和微觀性質(zhì)，只講可能性，不講現(xiàn)實(shí)性。2023/2/52.1基本概念及術(shù)語(yǔ)1.系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)（system）在科學(xué)研究中，把被劃定的研究對(duì)象稱(chēng)為系統(tǒng)，亦稱(chēng)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(chēng)為環(huán)境.2023/2/5系統(tǒng)與環(huán)境（1）敞開(kāi)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(wú)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(wú)物質(zhì)交換，又無(wú)能量交換，故又稱(chēng)為隔離系統(tǒng)。有時(shí)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(lái)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(cè)量來(lái)描述系統(tǒng)的熱力學(xué)狀態(tài)，這些可測(cè)量稱(chēng)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(qiáng)度性質(zhì)強(qiáng)度性質(zhì)與系統(tǒng)的數(shù)量無(wú)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(guò)程無(wú)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(duì)應(yīng)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(xué)上②

③若X=f(x、y、z)則

④

若X=f(y、z)則

①

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

☆（3）等容過(guò)程☆（4）絕熱過(guò)程☆（5）環(huán)狀過(guò)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(guò)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(guò)程有關(guān)系統(tǒng)吸熱為正；放熱為負(fù)。功＝廣義力×廣義位移電功＝外加電勢(shì)差×所通過(guò)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(guò)程有關(guān)系統(tǒng)做功為負(fù)；得功為正。在微小過(guò)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(lái)說(shuō)，功是大量質(zhì)點(diǎn)以有序運(yùn)動(dòng)而傳遞的能量，熱是大量質(zhì)點(diǎn)以無(wú)序運(yùn)動(dòng)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(lèi)蒸發(fā)熱凝聚熱溶解熱稀釋熱反應(yīng)熱升華熱相變熱6.熱和功功的種類(lèi)膨脹功非膨脹功電功表面功,2023/2/57.熱力學(xué)能熱力學(xué)能：U∕J、kJ熱力學(xué)能，系統(tǒng)內(nèi)所有粒子除整體勢(shì)、動(dòng)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(wú)關(guān)。（2）其絕對(duì)值不可測(cè)量，只能計(jì)算它的變化值。（3）是系統(tǒng)的廣度性質(zhì)，而摩爾熱力學(xué)能是強(qiáng)度性質(zhì)（4）熱力學(xué)能在數(shù)學(xué)上具有全微分的性質(zhì)2023/2/5思考題1.判斷下列說(shuō)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)