第5次课2学时

1、第5次课2学时上次课复习：恒容热 , 恒压热及焓热容，恒容变温过程、恒压变温过程本次课题（或教材章节题目）：§ 2.5 焦尔实验，理想气体的热力学能、焓§ 2.6 气体可逆膨胀压缩，理气绝热可逆过程教学要求：理解热力学能、焓的定义；会求解理想气体可逆过程和绝热过程的热力学能，功、热和焓的变化重点：求解理想气体可逆过程和绝热过程的热力学能，功、热和焓的变化难点：求解理想气体可逆过程和绝热过程的热力学能，功、热和焓的变化教学手段及教具：多媒体结合板书讲授内容及时间分配：§2.5 焦尔实验，理想气体的热力学能、焓1 学时§2.6 气体可逆膨胀压缩，理想气体绝热

2、可逆过程1 学时课后作业2.18; 2.19; 2.22; 2.23物理化学（第四版，南京大学参考资料物理化学解题指导（河北科技大学傅献彩等著）物理化学教研室编）注：本页为每次课教案首页§ 2.5 焦尔实验，理想气体的热力学能、焓? 焦尔实验? 焦尔实验的讨论，理气的热力学能? 理想气体的焓1. 焦尔实验纯物质单相系统U=U ( n,T,V )一定量 U=U ( T,V )UUdU(T )V dT ( V )T dV焦尔实验：2. 焦尔实验的讨论，理气的热力学能实验结果：水温未变 dT=0 , dV 0表明 Q=0而自由膨胀W=0dU=Q+W =0dU( U ) dT( U )dVT

3、 VVT(U )T0V表明在一定 T 下，理气的 U 与 V 无关。即理想气体的热力学能仅是温度的函数。U= f (T)由定义CVQVUdT( T)VCdU (因 U 与 V 无关）VdTdUCV dTUT2CV dTT2nCV ,m dT nCV ,m (T2 T1 )T1T1重点介绍详细推导3. 理想气体的焓理想气体H=U+pV=U+nRT因U= f (T)故H= f (T)C pdH(因 H与V 无关）dTdHCpdTHT2C p dTT2nCp,m (T2T1 )T1nCp,m dTT1例 2.5.1A( 单原子理想气体）B( 双原子理想气体）详细讲解3mol， 0， 50kPa7mo

4、l，100， 150kPa解：因Q= 0,?V= 0,W=，0故 W= 0,?U =0U (A)n(A) CV ,m (A)T2 T1 (A)U (B)n(B) CV ,m (B)T2T1 (B)?U = ?U (A)+? U (B)=n(A)C(A)T2T1(A)+ n(B)CV,m(B)T2T1(B)=0V,mT2n(A) CV ,m (A)T1 (A)n(B)CV ,m (B)T1(B)352.70Kn(A) CV ,m (A)n(B)CV ,m (B)V1An A RT1 A3p1A136.27 dmV1Bn B RT1 B144.79 dm3p1BV 2=V1(A)+ V 1(B)

5、= 218.06 dm3p2n(A)n(B) RT2104.34 kPaV2?H= ? H(A)+? H(B) =n(A)C p,m (A) T 2 T1 (A)+ n(B)C p,m (B) T 2T1 (B)=795J或者 ?H= ?U + ?( pV) =p2V21122p1(A)V111p V = p V(A) + p(B)V (B)= p V2n(A)RT1(A) + n(B)RT1(B) =795 J2§ 2.6 气体可逆膨胀压缩，理气绝热可逆过程1. 可逆传热过程2. 气体的可逆膨胀压缩过程3. 理想气体恒温可逆过程4. 理想气体绝热可逆过程1. 可逆传热过程T1，p加

6、热T2， p恒压系统T1加热：系统吸热 Q加热 >0热源T2热源放热 Q加热T2冷却：系统放热 Q冷却 <0T1热源吸热 Q冷却冷却后系统复原，Q 冷却 = Q 加热 ，但高温热源放热了，低温热源吸热了，环境没有复原。故为不可逆过程。T1， p加热T2， p系统T1T2T1T1+dTT1+2dTT2当系统回原来状态时，整个环境，即所有热源也回复到原状态。故为可逆过程。2. 气体可逆膨胀过程设系统为理气，完成下列过程有多种不同途径：（n , p , V1, T ）（ n , p ,V, T ）122始态末态(1) 恒外压膨胀（ pamb 保持不变）Wpamb Vpamb (V2V1

7、)p2 (V2V1 )系统所作的功如阴影面积所示。重点理解重点理解2）多次等外压膨胀(a)克服外压为p ' ，体积从 V1膨胀到 V'；(b)克服外压为p"，体积从 V' 膨胀到V " ；(c)克服外压为p2，体积从 V "膨胀到 V2。Wp '(V ' V1 )p"(V " V ') p2 (V2 V ")所作的功等于3 次作功的加和。可见，外压差距越小，膨胀次数越多，做的功也越多。(3) 可逆膨胀（外压比内压小一个无穷小的值）Wr,膨pambdVV2V2( p dp)dVpdVV1V

8、1nRT dVnRT ln V2VV1所作的功最大。（n , p2 ,V 2 , T ）（n ,p1 , V 1 , T ）末态始态可逆压缩：p2p1+dpp1+2dpp1Wr,( p dp)dVV1pdV nRT ln V2V2V1Wr,膨Wr,nRT ln V2V1系统和环境都能恢复到原状。可逆过程的特点：（1）状态变化时推动力与阻力相差无限小，系统与环境始终无限接近于平衡态；（2）过程中的任何一个中间态都可以从正、逆两个方向到达；（3）过程的进行需无限长时间（无限缓慢地进行）（4）恒温可逆过程中，系统对环境作最大功，环境对系统作最小功。3. 理想气体恒温可逆过程理气恒温过程重点掌握U=0 ，H=0 ，Q=WWrV2V2V1pdVV1nRT dVnRT ln V2nRT lnp2VV1p14.理想气体绝热可逆过程重点掌握绝热Qr= 0，WrUT2nCV ,m (T2T1 )nCV ,m dTT1HT2nCp,m (T2 T1 )nCp,m dTT1dU= Qr+Wr=pdVnCV ,m dTnRTdVCV ,md ln TRd ln VV分CV , m