物化第一章小結(jié)

第一章學習內(nèi)容小結(jié)核心內(nèi)容：能量守恒ΔU=Q+W主要內(nèi)容：三種過程（單純PVT變化、相變、化學反應(yīng)）中的W、Q、ΔU、ΔH的計算一、內(nèi)容提要熱力學第一定律與狀態(tài)函數(shù)（1）熱力學第一定律：ΔU=Q+W（封閉系統(tǒng)）用途：可由ΔU，Q和W中的任意兩個量求第三個量。（2）關(guān)于狀態(tài)函數(shù)（M）狀態(tài)函數(shù)：P、V、T、U、H、……的共性：①系統(tǒng)的狀態(tài)一定，所有狀態(tài)函數(shù)都有定值；②系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)變化值只與始終態(tài)有關(guān)，而與變化的途徑無關(guān)。用途：在計算一定始終態(tài)間的某狀態(tài)函數(shù)增量時，為了簡化問題，可以撇開實際的復雜過程，設(shè)計簡單的或利用已知數(shù)據(jù)較多的過程進行計算。這種方法稱為熱力學的狀態(tài)函數(shù)法。③對于循環(huán)過程，系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)變化值等于零，即ΔM=0。此外，對于狀態(tài)函數(shù)還有如下關(guān)系：對于組成不變的單相封閉系統(tǒng)，任一狀態(tài)函數(shù)M都是其他任意兩個獨立自變量（狀態(tài)函數(shù)）x、y的單值函數(shù)，表示為M=M(x、y)，則 注意：因為W和Q為途徑函數(shù)，所以Q和W的計算必須依照實際過程進行。，其中pamb為環(huán)境壓力。Q由熱容計算或由熱力學第一定律求得。將熱力學第一定律應(yīng)用于恒容或恒壓過程，在非體積功為零（即w'=0）的情況下有：QV=ΔU，Qp=ΔH（H的定義：H=U+pV）。此時，計算Qv、Qp轉(zhuǎn)化為計算ΔU、ΔH，由于U、H的狀態(tài)函數(shù)性質(zhì)，可以利用上面提到的狀態(tài)函數(shù)法進行計算。下面就三種常見的過程進行展開。2．三種過程——pVT變化、相變、化學反應(yīng)Q、W、ΔU和ΔH的計算可結(jié)合其定義或熱力學第一定律進行計算）（1）物質(zhì)三態(tài)（g、l或s態(tài)）pVT變化（無相變、無化學反應(yīng)）只有當①對于理想氣體，由于其U、H均只是溫度的函數(shù)（即U=U(T)，H=H(T)），所以在計算理想氣體任意過程的ΔU、ΔH時另有特殊的結(jié)論，即：這就是計算理想氣體任意過程ΔU、ΔH的萬能公式對于理想氣體的非恒容和非恒壓的任意過程，Q≠ΔU，Q≠ΔH，Q要依實際過程進行計算。②對于非理想氣體（包括液體和固體）的任意過程，由于U=U(T,V)，H=H(T,p)，因此ΔU和ΔH的計算公式如下：（2）相變相變一般在恒溫恒壓（且w'=0）下進行，所以有Qp=ΔH。不同溫度壓力下的相變焓值不同，相變焓ΔH隨相變溫度壓力的變化關(guān)系可通過設(shè)計如下途徑來求得：T2，p2下的相變：α相相ΔH2ΔHΔH2ΔH1T1，p1下的相變：α相相根據(jù)H的狀態(tài)函數(shù)性質(zhì)可得，。 近似有：其中（微分式）（3）化學反應(yīng)對于化學反應(yīng)：aA+bB=lL+mM，物質(zhì)的標準態(tài)：氣體的標準態(tài)是標準壓力（pθ=100kPa）下的純理想氣體，液體或固體的標準態(tài)是標準壓力下的純液體或純固體。在此基礎(chǔ)上引出下述概念：標準摩爾反應(yīng)焓：在溫度T時，反應(yīng)物和產(chǎn)物均處于標準態(tài)下，1mol反應(yīng)的焓變。標準摩爾生成焓：在溫度為T的標準態(tài)下，由最穩(wěn)定的單質(zhì)生成1mol物質(zhì)B的焓變（規(guī)定最穩(wěn)定單質(zhì)的）。標準摩爾燃燒焓：在溫度為T的標準態(tài)下，1mol物質(zhì)B與氧氣發(fā)生完全氧化反應(yīng)（生成指定產(chǎn)物）的焓變（規(guī)定完全氧化產(chǎn)物的）?；瘜W反應(yīng)的標準摩爾反應(yīng)焓可由物質(zhì)的標準摩爾生成焓或標準摩爾燃燒焓進行計算：同樣，不同溫度下的標準摩爾反應(yīng)焓值不同。標準摩爾反應(yīng)焓隨反應(yīng)溫度變化的關(guān)系與相變焓隨相變溫度變化的關(guān)系類似，即：（積分式）其中：（微分式）基?；舴蚬竭m用于在T1—T2的溫度區(qū)間內(nèi)反應(yīng)物和產(chǎn)物在變溫時均不發(fā)生相變。3．理想氣體可逆體積功的計算可逆過程：p=pamb（1）恒溫可逆過程（T=Tamb=常數(shù)，p=pamb）（2）絕熱可逆過程（Q=0，p=pamb）ΔU=對于理想氣體，有絕熱可逆過程方程：pVγ=常數(shù)，TVγ-1=常數(shù)，p1-γTγ=常數(shù)其中。由此解得T2，進而求得。（3）其他可逆過程（p=pamb）其中p由實際的可逆過程方程決定。4．流體（氣體或液體）的節(jié)流膨脹流體的節(jié)流膨脹過程是化工生產(chǎn)中的一種常見過程。熱力學第一定律對節(jié)流膨脹過程的應(yīng)用，可以得到如下結(jié)果