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文档简介
热力学第一定律和热化 焓和热焓和热焓和热 物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热 Q热力学第一
d Qd Qi
nidi体系所做的功dWdWp外 物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热Atkins’Physical 物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热物理物理W机械WF外(−dlP外AdlP外压缩WVWVVP内d VnRVd1V1体系得功(得功)=P内 环境失功(失功)=P外体系作功(失功)=P内 环境得功(得功)=P外体体积功(P外dV)是指环境得到的,或失去的膨或者说环境得到的或失去的做体积功的能力物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热体系内能增加△U境失去的热Q境失去的功W热热Q环≠热QQ以压缩为例(取绝对值计算QdUdUQWQP环d 内dVQ转Q转变Q 物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热§2焓和热对于化学变化和相变化,一般只涉及体积各种不同附加条件下,第一定律有其相应物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热恒容热V=C,dV=由第一定律:U=Q+只做体积功时,有U=QV+dV=WV−P外dV=0,则U=一一般而言,Q是途径的函数,但恒容、只做体积功的热效应QV却等于状态U的增量,只取决于始态和终态。物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热 恒压热P体=P外=C,dP=有U=QP+WP=QP
P外QPP外(V2则,QP=UP外(V2-U2-U1+P外V2P外U2P外V2)–(U1+P外=(U2+P2V2)–(U1+P1V1物理化学II 焓的定义H焓的定义HU+为什么引入焓?方便计算大多数过程恒压大多数过程恒压无其它功则Qp=(U2+p2V2)–(U1+=H2–Qp=()p,w’=热力学第一定律和热化 焓和热1)H是状态函数,广度性H1)H是状态函数,广度性HfU、p、 恒压无其它功(p1p2p外=H=U+pexV= H是状态函数,任意变 H是状态函数,任意变化均焓H=(U+pV)=U+热力学第一定律和热化 焓和热焓和内能不同,内能U有明确的物理意义,它表示体系内部各种能量的总和,但焓是人为定义的。仅HUpV,其增HU+(pV)dH=dU+d(pV)=dU+pdV+Vdp均无明确物理意义。只在特定条件下,封闭体系、恒压、只做体积功时,H才与恒压热效应发生定量关系:QP=[问般H的通用公式应如何书写HU(pV)物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热焓的统计热力学表达
gei/TV kT2 内能的统计热力学表达式
gei/(kBT)
NkT2(
kT2(lnQ)mH
pV
V
VpkT(lnQBT,第十二kTpkT(lnQBT,第十二
V,
V T,独立等同
QqN,HRT2(lnq RTV(lnq V T独立等同不
Q1qN,理想气体pVRT,HRT[T(lnq
N V,N物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热在没有相变化、化学变化,只在没有相变化、化学变化,只做体功的条件下,体系从环境吸收量成正比。比例常数为<C><C>=Q/(T<C>=Q/(T2-T1)=(JK 比热容:c(JK1kg (JK1mol热力学第一定律和热化 焓和热Cf(途径),因为Qf(途径恒容热CV恒压热CP物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热恒恒容热容与 Slope=C Slope= dUdQVnCV,mdTT 2 T1 V 1 kT kT2(lnQmBVCV( m 2kTVBln)VkT2B2lnT)V物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热恒恒压热容与焓变Slope= P Slope= P dHdQPnCP,mdT H nT 1
P,m 物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热理想气体CV=理想气体CV=恒容恒容不做其它功条件下物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热能量均分原理多质点体系 定理适E=1/2U=1/2Cv,m=1/2单原子分子,平动(fCv,m=3/2
每一自由度(f的能 平均值相物理化学II 双原子分子平动(f双原子分子平动(f=3),转动(f=2),振动(fCv,m=7/2 Cv,m=5/2线形线形多原子分子平动(f=3),转动(f=2),振动(f=3n-Cv,m=[3+2+2(3n-5)]/2R,常温 Cvm=5/2非线形多原子平动(f=3),转动(f=3),振动(f=3n-Cv,m=[3+3+2(3n-6)]/2R,常温 Cv,m=6/2物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热某些气体在某些气体在298.15K时恒容热容实验值与计算各种运动对CV,m的贡 CV,m/(J·K-1·mol-平 转 振 计算 实验00R~~物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热(四)气体热容与温度的经验式经验式Cp,mabT+cT2Cp,m=a+bT+c’T-2+HPTT2P,dT1HHa(T T)b(T2T2)c'(1121221T2T1物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热(四)等压热容与等容热容 U(T,V
dUUdTUT VCdT
UT VT dU CdTUdVpdV V Cp dT
U pV T物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热CpCpdTVU pVVTCP和CV的差恒容时体系的体积不变;而恒压时随着温度的升高,体系的体积膨胀需环境提供
pV 物理化学II 热力学第一定律和热化 焓和热在体积膨胀的同时体系内部分子间距离服分子间引力,而使
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