物理化學(xué)熱力學(xué)第一定律小結(jié)課件

一、熱力學(xué)基本概念1、系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)：環(huán)境：系統(tǒng)分為三類：隔離系統(tǒng)：孤立體系，環(huán)境與體系間即無能量交換又無物質(zhì)交換封閉系統(tǒng)：體系與環(huán)境無物質(zhì)交換但有能量交換。敞開系統(tǒng)：體系與環(huán)境即有能量交換又有物質(zhì)交換。即研究的對(duì)象。是系統(tǒng)以外，與之相聯(lián)系的那部分物質(zhì)。2023/8/141一、熱力學(xué)基本概念1、系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)：環(huán)境：系統(tǒng)分為三類：2、系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)熱力學(xué)系統(tǒng)是大量分子、原子、離子等微觀粒子組成的宏觀集合體。這個(gè)集合體所表現(xiàn)出來的集體行為，如p，V，T，U，H，S，A，G等叫熱力學(xué)系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)。

分為兩類：

強(qiáng)度性質(zhì)－－系統(tǒng)的性質(zhì)參數(shù)數(shù)值與物質(zhì)的量無關(guān)，不具有加和性。如：p,T

等

廣度性質(zhì)－－系統(tǒng)的性質(zhì)參數(shù)數(shù)值與物質(zhì)的量成正比，有加和性，如：V,S,U,H,G

等

2023/8/1422、系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)熱力學(xué)系統(tǒng)是大量分子、原子、離子等微觀粒子3、相的定義系統(tǒng)中物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)均勻的部分。均相系統(tǒng)；非均相系統(tǒng)4、系統(tǒng)的狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)系統(tǒng)的狀態(tài)是指系統(tǒng)所處的樣子。系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)稱為系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)。

當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)變化時(shí)，狀態(tài)函數(shù)的改變量只決定于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)，而與變化的過程或途徑無關(guān)。2023/8/1433、相的定義系統(tǒng)中物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)均勻的部分。4、系統(tǒng)的狀6、系統(tǒng)的變化過程與途徑系統(tǒng)的變化過程分pVT變化過程，相變化過程，化學(xué)變化過程可逆過程的特點(diǎn)：(i)在整個(gè)過程中系統(tǒng)內(nèi)部無限接近于平衡；(ii)

在整個(gè)過程中，系統(tǒng)與環(huán)境的相互作用無限接近于平衡，因此過程進(jìn)展無限緩慢；環(huán)境的溫度、壓力與系統(tǒng)的溫度、壓力相差甚微，可看做相等；(iii)

系統(tǒng)和環(huán)境能夠由終態(tài)沿著原來的途徑從相反方向步步回復(fù)，直到都恢復(fù)到原來狀態(tài)。可逆過程－－物系內(nèi)部與環(huán)境間在無限接近于平衡時(shí)所進(jìn)行的過程2023/8/1446、系統(tǒng)的變化過程與途徑系統(tǒng)的變化過程分pVT變化過程，相變(v)

循環(huán)過程：始態(tài)＝末態(tài)，所有狀態(tài)函數(shù)的改變量均為零；(vi)

對(duì)抗恒外壓過程：pamb=Const.(vii)

自由膨脹過程：向真空膨脹，W=0②、幾種主要的pVT變化過程(i)

恒溫過程：(ii)

恒壓過程：(iii)

恒容過程：(iv)

絕熱過程：2023/8/145(v)循環(huán)過程：始態(tài)＝末態(tài)，所有狀態(tài)函數(shù)的改變相變化過程是指系統(tǒng)中發(fā)生的聚集態(tài)的變化過程。如液體的汽化、氣體的液化、液體的凝固、固體的熔化、固體的升華、氣體的凝華以及固體的不同晶型間的轉(zhuǎn)化等。③、相變化過程④、化學(xué)變化過程與反應(yīng)進(jìn)度即是B的化學(xué)計(jì)量數(shù)。對(duì)產(chǎn)物取正，反應(yīng)物取負(fù)。反應(yīng)進(jìn)度定義為：，為反應(yīng)進(jìn)度，單位：mol2023/8/146相變化過程是指系統(tǒng)中發(fā)生的聚集態(tài)的變化過程。③、相變化過程④二、主要公式及使用條件1、熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表示式吸熱為正，放熱為負(fù)。系統(tǒng)得功為正，對(duì)環(huán)境作功為負(fù)。適用于封閉體系的一切過程。2、焓的定義3、焓變式中△(pV)為pV乘積的增量，不是體積功。

理想氣體單純pVT變化的一切過程，

真實(shí)氣體的恒壓變溫過程，純的液體、固體物質(zhì)壓力變化不大的變溫過程。①②2023/8/147二、主要公式及使用條件1、熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表示式4、熱力學(xué)能(又稱內(nèi)能)變適用于理想氣體單純pVT變化的一切過程。5、恒容熱和恒壓熱2023/8/1484、熱力學(xué)能(又稱內(nèi)能)變適用于理想氣體單純pV②、摩爾定壓熱容和摩爾定容熱容

分別適用于無相變變化、無化學(xué)變化、非體積功為零的恒壓和恒容過程。

③、

適用于理想氣體。6、熱容的定義式①、定壓熱容和定容熱容2023/8/149②、摩爾定壓熱容和摩爾定容熱容分別適用于無相變變化、無化7、體積功①、定義式或②、恒外壓過程③、理想氣體恒壓過程④、理想氣體恒溫可逆過程⑤、理想氣體絕熱過程適用于Cv,m為常數(shù)的過程。2023/8/14107、體積功①、定義式或②、恒外壓過程③、理想氣體恒壓過程④8、理想氣體可逆絕熱過程方程

上式中，稱為熱容比，適用于Cv,m為常數(shù)，理想氣體可逆絕熱過程pVT的計(jì)算。9、標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓式中及分別為相態(tài)為β的物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓和標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓。上式適用于ξ=1mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的反應(yīng)。2023/8/14118、理想氣體可逆絕熱過程方程上式中，稱為熱容比理想氣體

實(shí)際氣體12、節(jié)流膨脹系數(shù)的定義式又稱為焦耳-湯姆遜系數(shù)。H＝f(T.p)節(jié)流膨脹過程為等焓過程。2023/8/1412理想氣體實(shí)際氣體12、節(jié)流膨脹系數(shù)的定義式練習(xí)題1、1mol0℃、101.325kPa,的單原子理想氣體經(jīng)一個(gè)可逆過程，體積增加一倍，△H=2092J,Q=1674J。（1）計(jì)算終態(tài)的溫度、壓力、△U和W。（2）若氣體經(jīng)過等溫和等容的兩步可逆變化過程達(dá)到上述終態(tài)，計(jì)算△H、△U、Q和W。

2023/8/1413練習(xí)題2023/8/113解：（1）理想氣體單純pVT變化的過程熱力學(xué)第一定律理想氣體2023/8/1414解：（1）理想氣體單純pVT變化的過程熱力學(xué)第一定律理想氣體（2）同樣的始態(tài)與終態(tài)，狀態(tài)函數(shù)值相同

273K101.325KPaV0(I)等溫373K69.220KPa2V0273KP3V3(II)等容第二步為等容過程，所以V3＝2V0第一步為等溫過程，對(duì)理氣：理想氣體恒溫可逆