热力学第一定律 PPT课件

基本要求：
①掌握热力学的一些基本概念，如体系、环境、状 态、功、热量、变化过程等。
②明确热力学第一定律和内能的概念。明确热和功 只有在体系与环境有能量交换时才有意义。
2018/7/6
第02章
热力学第一定律及其应用
③明确可逆过程的意义。明确U和H都是状态函数， 以及状态函数的特性。 ④ 熟练地应用热力学第一定律计算理想气体在等温、 等压、绝热等过程中的U、H、Q和W。 ⑤ 能熟练地应用生成焓、燃烧焓来计算反应热，熟练 地应用赫斯定律和基尔霍夫定律。
物理化学—第2章
热 力 学 第 一 定 律
U Q W
2018/7/6
第2章 热力学第一定律
作业：Pag 68～69 第一次
作业
2、3、4、5、6、7、8、9、10
第二次
11、12、14、15、16、17、18、19、20
2018/7/6
第二章
热力学第一定律及其应用
教学内容：
热力学概念，功和热，热力学第一定律，准静态过 程和可逆过程，热力学第一定律的应用，热化学等。
2018/7/6
2.状态和状态函数 经验表明，对于由一定量的纯物质组成的单相系 统，任一状态函数可表示为：X=f （x，y），其中x，y 是另外两个状态函数。 例如，对物质的量为n的纯理想气体，其状态由P、 V、T确定，三者互为函数，三者的函数关系满足理想气 体状态方程，可表示为：
V= nRT/p
C2：恒压膨胀
Z

a、恒容加热 C1：恒温压缩 B2：恒温压缩 B1、恒压膨胀
A
B
V
2018/7/6
3.过程与途径
2018/7/6
2.状态和状态函数 (zy-2016-8-31)
（3）热力学平衡态 热平衡（thermal equilibrium） 体系各部分温度相等。 力学平衡（mechanical equilibrium） 体系各部的压力（强）都相等，边界不再移动。如 有刚壁存在，虽双方压力不等，但也能保持力学平衡 。 相平衡（ phase equilibrium） 多相共存时，各相的组成和数量不随时间而改变。 化学平衡（ chemical equilibrium） 反应体系中各物的数量不再随时间而改变。
P = nRT/ V T = PV / nR
即
V =f （ P ， T ）
P =f （ V ， T ） T =f （ V ， P ）
2018/7/6
2.状态和状态函数 状态函数的特征： 1、系统的状态确定后，它的每一个状态函数都具有 单一的确定值，状态变，状态函数也随之而变。 2、状态函数变化值只与始终态有关与变化途径无关, 且环行积分为零。 3、状态函数的微小变化在数学上是全微分。
X
X2 X1
dX X 2 X 1
X
dX
0
V V ) p dT ( )T dp 对V =f（T，p） dV ( T p
2018/7/6
X dX ( x
X ) y dx ( y
)
x
dy
2.状态和状态函数 （2）广度性质和强度性质 广度性质（extensive properties） 又称为容量性质，它的数值与体系的物质的量 成正比，如体积、质量、熵等。这种性质有加和性。 强度性质（intensive properties） 它的数值取决于体系自身的特点，与体系的数 量无关，不具有加和性，如温度、压力等。指定了物 质的量的容量性质即成为强度性质，如摩尔热容。
2018/7/6
系统分类
根据系统与环境之间的联系，把系统分为三类： （1）敞开系统（open system） 系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。
2018/7/6
系统分类
（2）封闭系统（closed system） 系统与环境之间无物质交换，但有能量交换。
2018/7/6
系统分类
（3）隔离系统（isolated system） 系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故 又称为孤立系统。有时把封闭系统和系统影响所及的环 境一起作为隔离系统来考虑。
2018/7/6
系统分类
2018/7/6
2.1 热力学基本概论 2.状态和状态函数
（1）状态和状态函数 当一个热力学系统的压力、体积、温度、密度 等宏观物理量具有完全确定的值时，称系统处于一 定的状态（State）。 热力学系统的状态是系统的物理性质和化学性质 的综合表现。这些描写和确定状态的宏观物理量称为 状态性质（ State Property），又称 状态函数（ State Function）。系统中任何一个状 态函数发生变化，就称系统的热力学状态发生了变化。
2018/7/6
2.状态和状态函数
状态函数之间是有联系的，并互为函数，如 果系统的一个状态函数发生了变化，至少会引起 另一个甚至好几个状态函数发生变化。 由于状态函数的这一特点，所以要确定系统 的状态，并不需要确定所有的状态函数的值，只 需要知道少数几个，根据状态函数之间的函数关 系，其它的状态函数也就随之而定了。
2018/7/6
第2章 热力学第一定律 (The First Law of Thermadynamics)
1. 热力学基本概念 2. 热力学第一定律 3. 焓和热容 4. 理想气体的热力学能和焓
5. 几种热效应
相变焓 化学反应的焓变
2018/7/6
2.1 热力学基本概论
1. 系统与环境
系统（System） 在科学研究时必须先确定 研究对象，把一部分物质与其 余分开，这种分离可以是实际 的，也可以是想象的。这种被 划定的研究对象称为系统，亦 称为物系或体系。 环境（surroundings） 与体系密切相关、有相互 作用或影响所能及的部分称为 环境。
2018/7/6
3.过程与途径
当外界条件发生变化时，体系的状态随之变化， 体系的状态发生的一切变化称为过程（process）。 而将完成某一状态所经历的具体步骤称为途径（ passes）。
实现同一过程的始末态可以 p 有不同的途径，并且一个途径可 有一个或几个步骤所组成。如右 C 图，理想气体由A到Z状态，可采 取几条不同的途径： a — 恒容加热到Z b—先恒压膨胀到B，再恒温压 缩到Z； c-先恒温压缩C，再恒压压缩到Z。 0