物理化學(xué)(上)期末復(fù)習(xí)全解教學(xué)課件

本科物理化學(xué)復(fù)習(xí)提綱(南大版)第二章熱力學(xué)第一定律1.熱力學(xué)第一定律(1)本質(zhì):能量守恒定律2)數(shù)學(xué)表達(dá)式:△U=Q+W或dU=8Q+δW注意:U是熱力學(xué)能。它的絕對(duì)值是不知道的,只能求出它的相對(duì)值,即從一種狀態(tài)變化到另一種狀態(tài)時(shí)的改變值,是狀態(tài)函數(shù),只與始態(tài)、末態(tài)有關(guān),與具體的路徑無(wú)關(guān)。狀態(tài)定了,其值也定了而Q、W是非狀態(tài)函數(shù),對(duì)于相同的始末態(tài),若途徑不同時(shí),其值也不同。因此,若只知始末態(tài),而未給出過(guò)程的具體途徑是無(wú)法求得Q、W的,并且也不能任意假設(shè)途徑求實(shí)際過(guò)程的Q、W,說(shuō)明Q、W是途徑函數(shù)。本書(shū)規(guī)定:系統(tǒng)吸熱為正,放熱為負(fù)系統(tǒng)得功為正,對(duì)環(huán)境做功為負(fù)(3)文字描述:熱力學(xué)笫一定律的本質(zhì)是能量守恒定律。它有多種說(shuō)法,一種方法是在任何過(guò)程中能量既不能創(chuàng)造也不能消滅,能量只能從種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式,而不同形式的能量在互相轉(zhuǎn)化時(shí),永遠(yuǎn)是數(shù)量相當(dāng)?shù)牧韼追N說(shuō)法是:①笫一類永動(dòng)機(jī)不可能造成。不供給能量而可連續(xù)不斷對(duì)外做功的機(jī)器叫第一類永動(dòng)機(jī)②孤立體系中,體系所貯藏的內(nèi)能不變③內(nèi)能是狀態(tài)的單值函數(shù)2體積功W=-P△V或8W=-Pdv對(duì)于可逆過(guò)程P。=P,即環(huán)境壓力等于系統(tǒng)壓力則:W1=-∫Pa3.焓U是熱力學(xué)第一定律的基本函數(shù),由U我們引出了一個(gè)輔助函數(shù)焓H,其定義式為:H=U十pV系統(tǒng)的焓變△H=△U+△(PV)△U、AH都是狀態(tài)函數(shù),只與始態(tài)、末態(tài)有關(guān),與具體的路徑無(wú)關(guān)。狀態(tài)定了,其值也定了。4.各種過(guò)程Q、W、△U、△H的計(jì)算(1)解題時(shí)可能要用到的內(nèi)容①對(duì)于氣體,若題目沒(méi)有特別聲明,一般可認(rèn)為是理想氣體,如2,02,H2等。對(duì)于理想氣體若其恒溫過(guò)程:dT=0,dU=dH=0,Q=-W若其非恒溫過(guò)程:dU=nCw,nT,dH=nC,adT單原子氣體:C,m=3R/2,5R/2雙原子氣體5R/2,C7R/2C=R②對(duì)于凝聚相,狀態(tài)函數(shù)通常近似認(rèn)為只與溫度有關(guān),而與壓力或體積無(wú)關(guān),即dU≈dH=nC.dT(2)恒壓過(guò)程:P=P=常數(shù),若無(wú)非體積功W=0①W-P(V2-V1),△H=Q=JnCn△U=△H-P△V②真空膨脹過(guò)程:P。=0,W=0,Q=△U理想氣體(Joule實(shí)驗(yàn))結(jié)果:dT=0,W=0,Q=△U=0,△H=0③恒外壓過(guò)程(3)恒容過(guò)程:dV=0W0Qy=△U=Crdt△H=△UHⅤ△p(4)絕熱過(guò)程:Q=0①絕熱可逆過(guò)程W=-∫pV=△U=∫nCw,adT,△H=△U+△(pV)對(duì)于理想氣體,若Cm為定值,即與溫度無(wú)關(guān),則有:PVy=常數(shù)TVy-=常數(shù)TP(-y)/y=常數(shù)/Cy②絕熱一般過(guò)程由方程W=-∫PdW=△U=∫nC,nT建立方程求解(5)節(jié)流過(guò)程(等焓過(guò)程):△H=0,Q=0節(jié)流膨脹過(guò)程是在絕熱條件下,氣體始末態(tài)壓力分別保持恒定條件下的膨脹過(guò)程(P1P2)。焦耳-湯姆遜系數(shù):μr=(aT/op)B理想氣體實(shí)際氣體:丁-T0,可產(chǎn)生致冷(Hr>0)和致熱效應(yīng)(μrr<0)(6)相變過(guò)程B(a)→B(β):①可逆相變(正常相變或平衡相變):在溫度T時(shí)對(duì)應(yīng)的飽和蒸氣壓下的相變,如水在常壓(101.325kPa)下0℃結(jié)冰或冰溶解,100℃時(shí)的汽化或凝結(jié)等過(guò)程。在恒溫恒壓下,若α、β都為凝聚相,例如熔化和晶型轉(zhuǎn)化過(guò)程Q=△H;W=-P△V≈0;△U≈△H若α為凝聚相(液相或固相),β為氣相,例如蒸發(fā)和升華過(guò)程,又假如氣相為理想氣體Q=△H,平=-PV8-nRT△U≈△H-nRT由溫度T1下的相變焓計(jì)算另一溫度T2下的相變焓△Bn(T2=△Bn(T1+了△C,adT②不可逆相變:利用狀態(tài)函數(shù)與路徑無(wú)關(guān)的特點(diǎn)根據(jù)題目所給的條件,設(shè)計(jì)成題目給定或根據(jù)常識(shí)道的(比如水的正常相變點(diǎn))若干個(gè)可逆過(guò)程,然后進(jìn)行計(jì)算。(請(qǐng)問(wèn)水在100℃C,100kPa下的相變是可逆相變嗎?)(7)化學(xué)過(guò)程:標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)焓△H°n的計(jì)算(標(biāo)準(zhǔn)態(tài)壓力為100kPa)①由298.15K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓或標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓:Hm=∑va△rHn0(B)=-∑vB△Hn(B)再利用基?；舴蚬接?jì)算另一溫度T時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)焓注意:理解生成反應(yīng)和燃燒反應(yīng)的定義,以及標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成燴或標(biāo)