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1、1-8 热力学第一定律The First Law of Thermodynamics热力学第一定律过程体系状态随时间发生变化。 传统热力学理论能够描述的过程特别指:从一个平衡态变化至另一个平衡态的过程。平衡态在没有外部影响的条件下,系统的所有宏观性质不随时间变化的状态。 平衡体系的状态得以发生变化依赖环境的影响,只有来自于体系外部的影响才能使处于平衡态的体系发生变化。1.功、热和热力学能(work, heat and thermodynamic energy)环境对系统的影响主要体现为两者间的能量传递和物质交换。系统与环境间的能量传递有两种不同形式:做功和传热,传递的能量分别称为功和热。功不是
2、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: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。功广义力广义位移系统得功,W 0系统作功,W 0系统放热,Q 0热是过程变量。只说明是一微小的量,不是全微分。如果在一个过程中,体系热力学能的变化值DU不等于所做的功, DU与功的差值就称为热,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; 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。热力学能U 系统内部分子间相互作用的位能、分子的移动能、转动能、分子内部原子间的振动能、电子运动的能量、核的运动的能量
3、 之总和 但是,焦耳的实验结果对“热”作了严格的定义,而在经典力学或量子力学中根本就没有“热”这个概念,说明“热”是一个真正的热力学概念,是宏观体系才会涉及的概念。例:(1)烧杯中盛有NaOH水溶液,另有一玻泡封有HCl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1。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。问: 。 解:若取烧杯及烧杯中的物质为系统,烧杯壁为边界,则Q P2 )。将开关拧开,有n mol气体流入桶内,活塞上升,直到双方压力皆等于P2 。试求Q,W,DU。 取绝热瓶、绝热桶及全部气体为系统, 解:6.热力学标准状态(thermodynamic standard state)标准压力气态组分压力为 下处于理想气体状态的气态纯物质液态和固态组分压力为 下的液态和固态纯物质= 0.1MPa溶质 下浓度为 或 的理想稀溶液中的溶质pp=0实际气体标准态气体的示意实际气体实际气体=理想气体标准态气体了解一下: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T,压力为
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