热力学第一定-1

第二章热力学第一定律面向21世纪课程教材2023/2/5第二章热力学第一定律2.10可逆过程与可逆体积功2.11节流膨胀与焦耳-汤姆逊实验2.0热力学概论2.1热力学的一些基本概念2.2热力学第一定律2.3恒容热、恒压热，焓2.4摩尔热容2.5相变焓2.7化学反应焓2.8标准摩尔反应焓的计算2.10理想气体绝热可逆过程方程式

2023/2/52.0热力学概论1.热力学的研究对象2.热力学的研究方法和局限性2023/2/5热力学的研究对象热功当量能量守恒定律:能量有各种不同的形式，可以相互转变，但能量的总值不变。研究化学过程及其与化学密切相关的物理过程中的能量转换关系和转换过程中所遵循的规律※热力学第一定律2023/2/5热力学的研究对象

热力学第二定律

热力学第三定律解决变化的方向和限度※阐明规定熵的数值※2023/2/5热力学的方法和局限性特定状态函数状态函数增量实际问题演绎推导计算热力学基本定律化学热力学研究的方法2023/2/5热力学的方法和局限性热力学方法的特点研究对象是大数量分子的集合体，研究宏观性质，所得结论具有统计意义。只考虑变化前后的净结果，不考虑物质的微观结构和反应机理。能判断变化能否发生以及进行到什么程度，但不考虑变化所需要的时间。2023/2/5热力学的方法和局限性局限性不知道反应的机理、速率和微观性质，只讲可能性，不讲现实性。2023/2/52.1基本概念及术语1.系统和环境系统（system）在科学研究中，把被划定的研究对象称为系统，亦称为物系或体系.环境（surroundings）与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境.2023/2/5系统与环境（1）敞开系统（opensystem）

系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。2023/2/5系统和环境（2）封闭系统（closedsystem）

系统与环境之间无物质交换，但有能量交换。2023/2/5系统和环境（3）孤立系统（isolatedsystem）系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为隔离系统。有时把封闭系统和系统影响所及的环境一起作为孤立系统来考虑。2023/2/5系统的宏观性质用系统的一些宏观可测量来描述系统的热力学状态，这些可测量称为系统的宏观性质。广度性质广度性质与系统的数量成正比，例如：强度性质强度性质与系统的数量无关，例如：2023/2/52.系统的宏观性质2023/2/53.状态与状态函数改变量取决于系统的始、末态，与变化过程无关状态函数：系统的宏观性质，与系统的状态之间存在单值对应关系状态函数性质是系统平衡状态的单值函数状态：系统一切性质的总和2023/2/5状态函数在数学上②

③若X=f(x、y、z)则

④

若X=f(y、z)则

①

2023/2/54.热力学平衡态热平衡※力学平衡※相平衡各相的组成和数量不随时间而变※化学平衡宏观上反应物和生成物的量不随时间而变※2023/2/5思考题100℃2023/2/55.过程和途径从始态到终态的具体步骤称为途径。在一定的环境条件下，系统发生了一个从始态到终态的变化，称为系统发生了一个热力学过程。(process)过程※途径(path)※2023/2/55.过程和途径（1）等温过程☆（2）等压过程

☆（3）等容过程☆（4）绝热过程☆（5）环状过程

ΔX=0☆2023/2/56.热和功功：W∕J热：Q∕J由于温差在系统与环境间产生的能量传递在微小过程中的改变量为δQ性质能量传递的一种形式，非状态函数，其值与过程有关系统吸热为正；放热为负。功＝广义力×广义位移电功＝外加电势差×所通过电量表面功＝表面张力×面积改变量能量传递的一种形式，非状态函数，其值与过程有关系统做功为负；得功为正。在微小过程中的改变量为δW性质2023/2/5热和功的本质

从微观角度来说，功是大量质点以有序运动而传递的能量，热是大量质点以无序运动方式而传递的能量。热和功的单位都是能量单位J（焦耳）热的种类蒸发热凝聚热溶解热稀释热反应热升华热相变热6.热和功功的种类膨胀功非膨胀功电功表面功,2023/2/57.热力学能热力学能：U∕J、kJ热力学能，系统内所有粒子除整体势、动能外全部能量的总和。（1）是状态函数，它的变化值决定于始态和终态，与变化途径无关。（2）其绝对值不可测量，只能计算它的变化值。（3）是系统的广度性质，而摩尔热力学能是强度性质（4）热力学能在数学上具有全微分的性质2023/2/5思考题1.判断下列说法是否正确（1）状态给定后，状态函数就有一定的值，反之亦然；（2）状态函数