热力学第一定律总结

1、热一定律总结一、 通用公式U = Q + W绝热： Q = 0，U = W恒容(W=0)：W = 0，U = QV恒压(W=0)：W=-pV=-(pV)，U = Q-(pV) H = Qp恒容+绝热(W=0) ：U = 0恒压+绝热(W=0) ：H = 0焓的定义式：H = U + pV H = U + (pV)典型例题：3.11思考题第3题，第4题。 二、 理想气体的单纯pVT变化U = n CV, mdTT2T1U = nCV, m(T2-T1)恒温：U = H = 0H = nCp, m(T2-T1)H = n Cp, mdTT2T1变温： 或 或 如恒容，U = Q，否则不一定相等。如

2、恒压，H = Q，否则不一定相等。Cp, m CV, m = R双原子理想气体：Cp, m = 7R/2, CV, m = 5R/2单原子理想气体：Cp, m = 5R/2, CV, m = 3R/2典型例题：3.18思考题第2,3,4题 书2.18、2.19U H = n Cp, mdTT2T1U H = nCp, m(T2-T1)三、 凝聚态物质的U和H只和温度有关或典型例题：书2.15H = Qp = n Hm四、可逆相变（一定温度T和对应的p下的相变，是恒压过程）U H nRT(n：气体摩尔数的变化量。如凝聚态物质之间相变，如熔化、凝固、转晶等，则n = 0，U H。101.325 k

3、Pa及其对应温度下的相变可以查表。其它温度下的相变要设计状态函数H = nCp, m(T2-T1)H = n Cp, mdTT2T1 Hm(T) = H1 + Hm(T0) + H3 Hm(T)相，温度T，压力p相，温度T0，压力101.325 kPaH1相，温度T，压力p相，温度T0，压力101.325 kPaH3 Hm(T0)可逆相变不管是理想气体或凝聚态物质，H1和H3均仅为温度的函数，可以直接用Cp,m计算。或典型例题：3.18作业题第3题298.15 K:五、化学反应焓的计算稳定单质反应物aA + bBrHm生成物yY + zZ完全燃烧产物cH(反)cH(生)fH(反)fH(生)rH

4、m =fH(生) fH(反) = yfHm(Y) + zfHm(Z) afHm(A) bfHm(B)rHm =cH(反) cH(生) = acHm(A) + bcHm(B) ycHm(Y) zcHm(Z)其他温度：状态函数法rHm(T)rHm(298.15 K)反应物aA + bB(温度T)反应物aA + bB(298.15 K)H1生成物yY + zZ(温度T)生成物yY + zZ(298.15 K)H3U和H的关系：U = H nRT （n：气体摩尔数的变化量。）典型例题：3.25思考题第2题典型例题：见本总结“十、状态函数法。典型例题第3题”六、体积功的计算通式：W = -pambdV恒

5、外压：W = -pamb(V2-V1) 恒温可逆(可逆说明pamb = p)：W = nRTln(p2/p1) = -nRTln(V2/V1)绝热可逆：pV= 常数( = Cp, m/CV, m)。 利用此式求出末态温度T2，则W =U = nCV, m(T2 T1)或：W = (p2V2 p1V1)/( 1)典型例题： 书2.38，3.25作业第1题V恒容过程恒压过程p恒温过程绝热可逆过程pV七、p-V图斜率大小：绝热可逆线 恒温线典型例题：如图，AB和AC均为理想气体变化过程，若B、C在同一条绝热线上，那么UAB与UAC的关系是：(A) UAB UAC ； (B) UAB UAC ；(C)

6、 UAB = UAC ； (D) 无法比较两者大小。八、可逆过程可逆膨胀，系统对环境做最大功（因为膨胀意味着pamb p，可逆时pamb取到最大值p）；可逆压缩，环境对系统做最小功。典型例题：1 mol理想气体等温(313 K)膨胀过程中从热源吸热600 J，所做的功仅是变到相同终态时最大功的1/10，则气体膨胀至终态时，体积是原来的_倍。九、求火焰最高温度： Qp = 0, H = 0求爆炸最高温度、最高压力：QV = 0, W = 0 U = 0典型例题：见本总结“十、状态函数法。典型例题第3题”十、状态函数法（重要！）设计途径计算系统由始态到终态，状态函数的变化量。典型例题：1、 将37

7、3.15K及0.5p的水汽100 dm3，可逆恒温压缩到10 dm3，试计算此过程的W,Q和U。2、 1mol理想气体由2atm、10L时恒容升温，使压力到20 atm。再恒压压缩至体积为1L。求整个过程的W、Q、U和H。3、 298K时，1 mol H2(g)在10 mol O2(g)中燃烧H2(g) + 10O2(g) = H2O(g) + 9.5O2(g)已知水蒸气的生成热rHm(H2O, g) = -242.67 kJmol-1, Cp,m(H2) = Cp,m(O2) = 27.20 JK-1mol-1, Cp,m(H2O) = 31.38 JK-1mol-1.a) 求298 K时燃

8、烧反应的cUm；b) 求498 K时燃烧反应的cHm；c) 若反应起始温度为298 K，求在一个密封氧弹中绝热爆炸的最高温度。十、了解节流膨胀的过程并了解节流膨胀是绝热、恒焓过程典型例题：1、理想气体经过节流膨胀后,热力学能_(升高,降低,不变)2、非理想气体的节流膨胀过程中，下列哪一种描述是正确的： (A) Q = 0，H = 0，p 0 ； (B) Q = 0，H 0，p 0，H = 0，p 0 ； (D) Q 0，H = 0，p 0 。十一、其他重要概念如系统与环境，状态函数，平衡态，生成焓，燃烧焓，可逆过程等，无法一一列举典型例题：1、书2.212、体系内热力学能变化为零的过程有：(A

9、) 等温等压下的可逆相变过程(B) 理想气体的绝热膨胀过程(C) 不同理想气体在等温等压下的混合过程(D) 恒容绝热体系的任何过程十二、本章重要英语单词system 系统surroundings 环境state function 状态函数equilibrium 平衡态open/closed/isolated system 开放/封闭/隔离系统work 功heat 热energy 能量expansion/non-expansion work 体积功/非体积功free expansion 自由膨胀vacuum 真空thermodynamic energy/internal energy 热力学/内

10、能perpetual motion machine 永动机The First Law of Thermodynamics热力学第一定律heat supplied at constant volume/pressure 恒容热/恒压热adiabatic 绝热的diathermic 导热的exothermic/endothermic 放热的/吸热的isothermal 等温的isobaric 等压的heat capacity 热容heat capacity at constant volume/pressure 定容热容/定压热容enthalpy 焓condensed matter 凝聚态物质phase change 相变 sublimation 升华vaporization 蒸发fusion 熔化reactio