物理化学：物化01-08

1、1.1.功、热和热力学能功、热和热力学能系统与环境间的能量传递的两种不同形式：做功、系统与环境间的能量传递的两种不同形式：做功、传热，传递的能量分别称为功和热。传热，传递的能量分别称为功和热。功不是由热力学定义的量，功的最初定义来自牛功不是由热力学定义的量，功的最初定义来自牛顿力学，即力与位移矢量的点积：顿力学，即力与位移矢量的点积：ddWFl 力和位移可以有多种表现形式，因此功的表达式力和位移可以有多种表现形式，因此功的表达式也可以有多种形式。也可以有多种形式。1.1.功、热和热力学能功、热和热力学能功功广义力广义力广义位移广义位移系统得功，系统得功，W 0系统作功，系统作功，W 0系统放热

2、，系统放热，Q 0热是过程变量。热是过程变量。只说明是一微小的只说明是一微小的量，不是全微分。量，不是全微分。Qd如果在一个过程中，体系热力学能的变化值如果在一个过程中，体系热力学能的变化值DU不等不等于所做的功，于所做的功， DU与功的差值就称为与功的差值就称为热热，记为，记为Q。 U = Q + W 做功和传热是系统与环境间能量传递的两种形式；做功和传热是系统与环境间能量传递的两种形式； 从微观角度看：热力学能的定义可以从经典力学或从微观角度看：热力学能的定义可以从经典力学或量子力学得到，而无需借助于焦耳的实验结果。量子力学得到，而无需借助于焦耳的实验结果。热力学能热力学能U 系统内部分子

3、间系统内部分子间相互作用的位能、分子的移动能、相互作用的位能、分子的移动能、转动能、分子内部原子间的振动转动能、分子内部原子间的振动能、电子运动的能量、核的运动能、电子运动的能量、核的运动的能量的能量 之总和之总和 但是，焦耳的实验结果对但是，焦耳的实验结果对“热热”作了严格的定义，作了严格的定义，而在经典力学或量子力学中根本就没有而在经典力学或量子力学中根本就没有“热热”这这个概念，说明个概念，说明“热热”是一个真正的热力学概念是一个真正的热力学概念，是宏观体系才会涉及的概念。是宏观体系才会涉及的概念。例：例：（1 1）烧杯中盛有）烧杯中盛有NaOHNaOH水溶液，另有一玻泡封有水溶液，另有

4、一玻泡封有HClHCl水溶液，亦置于烧杯中。整个烧杯放在绝热箱内水溶液，亦置于烧杯中。整个烧杯放在绝热箱内的冰水混合物中，见图的冰水混合物中，见图1 1。设法使玻泡破碎后，温度。设法使玻泡破碎后，温度计所示温度未发生变化，冰块则部分融化。计所示温度未发生变化，冰块则部分融化。问：问： 。 0, 0, 0 QQQ解：解：若取烧杯及烧杯中的物若取烧杯及烧杯中的物质为系统，烧杯壁为边质为系统，烧杯壁为边界，则界，则Q P2 )。将开关拧开，有。将开关拧开，有n mol气体流入桶内，活塞上气体流入桶内，活塞上升，直到双方压力皆等于升，直到双方压力皆等于P2 。试求。试求Q,W, U。 取绝热瓶、绝取绝

5、热瓶、绝热桶及全部气热桶及全部气体为系统，体为系统， 0 Q解：解：2222dnRTVPVPVPW 外外2nRTWU 6.6.热力学标准状态热力学标准状态p标准压力标准压力气态组分气态组分压力为压力为 下处于理想气体状下处于理想气体状态的气态纯物质态的气态纯物质p液态和固态组分液态和固态组分压压力为力为 下的液态和固下的液态和固态纯物质态纯物质p= 0.1MPap溶质溶质 下浓度为下浓度为 或或 的理想稀溶液的理想稀溶液中的溶质中的溶质pbcpp=0实际气体实际气体标准态气体的示意标准态气体的示意实际气体实际气体实际气体实际气体=理想气体理想气体标准态气体标准态气体pp 了解一下：了解一下：确立了标准态后，就可以计算热力学能这样的状确立了标准态后，就可以计算热力学能这样的状态函数了，比如温度为态函数了，比如温度为T，压力为，压力为p的实际气体的的实际气体的热力学能等于：热力学能等于：mm( , )( )()()UT pUTUpUp 理理想想气气体体压压力力从从至至零零实实际际气气体体压压力力从