热力学第一定律132页PPT
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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。
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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
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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
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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。
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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
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3.过程与途径
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2.状态和状态函数 (zy-2016-8-31)
热力学第一定律PPT课件
U 状态函数
H
不可直 接测量
盖斯定律：在W = 0 且恒容或恒压过程中，化学反应
的热仅与始末状态有关而与具体途径无关。
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§2.3 恒容热、恒压热及焓
如：在恒T、恒P, W = 0的条件下 CO(g) 的生成反应：
C 石墨 O2 g CO2 g 1 Qp可由实验
振动、电子的运动、核的运动的能量之和，这些能量均
取决于T。
注意：
实际g分子间有相互作用力。U与T，V都有关。
7
§2.3 恒容热、恒压热及焓
1. 恒容热（QV）：
封闭系统，W = 0 时的恒容过程：
dV 0 W 0
据 U Q W QV U ( 2.3.1a )
QV ：系统在恒容，且W = 0 的过程中与环境交换的热
§2.2 热力学第一定律
不消耗能量而能不断对外作功的机器（第一类永 动机）——是不可能的。
2. 封闭系统热力学第一定律的数学形式
封闭系统：
பைடு நூலகம்
系统吸热Q
始态
末态
U1
得功W
U2
U2 U1 Q W
热力学能的变化： U Q W (2.2.1a)
对微小变化 dU Q W (2.2.1b)
必有:Qa Qb
Qa + Wa ＝Ua Ub Qb + Wb
2
§2.2 热力学第一定律
有人幻想制造第一类永动机，要使机器连续工作， 系统必然不断循环。
由热力学第一定律 U Q W 循环过程： U 0 Q W
W < 0，系统对外做功 Q>0，系统必然要吸热。 第一定律还可表述为：第一类永动机是不可能造成的
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课 堂
来解释．瓶中原有 CO2 气体的压强就比外面的大气压高些，
课
互
时
动 探
当开启瓶盖时，便要迅速膨胀，来不及与外界进行热交换．气
作 业
究
体对外做功必然要以减少它的内能为代价，所以温度下降，
出来的便是一股冷气．
菜单
新课标 ·物理 选修1-2
改变内能的两种方式
课
当
前 自
【审题指导】
堂 双
主
基
导 学
1．改变物体的内能有哪些方式？
达 标
课
3．热力学第一定律所涉及的三个物理量若其中某一物理
堂
课
互 动
量不变时，分别是什么过程？
时 作
探
业
究
菜单
新课标 ·物理 选修1-2
1．热力学第一定律不仅反映了做功和热传递在改变内能 的效果上是相同的，而且给出了内能的变化量和做功与热传
课 递之间的数量关系．
当
前
堂
自 主
2．对公式ΔU＝Q＋W 符号的规定
动 探
(3)物体对外做功时，内能一定减少．(×)
作 业
究
菜单
新课标 ·物理 选修1-2
3．探究交流 夏天取一瓶与室温相同的啤酒，用开瓶盖的起子将瓶盖
课 迅速打开，你手上就会觉得有一股比室温稍低的冷气冒出， 当
前
堂
自 随之还有一些泡沫向外涌．这里为什么会降温呢？
双
主
基
导
达
学
【提示】 啤酒冒冷气的原因还是要用热力学第一定律 标
标
课
堂 互
2．热传递来改变系统的内能，是通过传导、对流、辐射
课 时
Байду номын сангаас
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T(V)273.16V (k) Vtr
定压气体温度计
.
4、温度计
6
发明者—伽利略（1659年）
例：定体气体温度计
常用酒精温度计，水银温度计，金属电阻温度计，温差电偶。
5、常用温标
华氏温标，水的冰点32º，沸点212º
摄氏温标，水的冰点0º，沸点100º。（常用）
热力学温标（绝对温标） 273.15K
V1
V1
E i RT
2
Q
+ 系统吸热
系统放热
E2 E1
内能增加 内能减少
A
系统对外界做功 外界对系统做功
.
13
积分形式
V2
V2
Q吸 E2 E1 pdV E p d V
V1
V1
热力学第一定律的另一种表达方式
第一类永动机是不可能实现的
第一类永动机：系统从初态出发，不断地经历状态变 化回到原初态，过程中不需外界提供能量，而能对外 不断做功的永动机。
.
一定质量的理想气体
T3 273.16K
对任意测量对象 T p V T 3 p 3V 3
(1)T(p)p
5
T 273.16 pV p3V3
对一定体积的气体，设温度为T
时，气体的压
3
强为 ，p t r 则有：
T(p)273.16p (k) ptr
(2)T(V)V
定容气体温度计
对一定压强的气体，设温度为T 3 时，气体的 体积为V t r ，则有：
2、温度 处于统一平衡态的所有热力学系统
都就有一个共同的宏观性质
定义为：温度
处于热平衡的所有热力学系统的热力学温度相同
3、热力学第零定律
大学物理132内能热力学第一定律
第十三章 热力学基础
7
第十三章 热力学基础
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物理学
第五版
13-2 内能 热力学第一定律
Q E2 E1 W E W
第一定律的符号规定
Q
E
W
+ 系统吸热 内能增加 系统对外界做功
系统放热 内能减少 外界对系统做功
第十三章 热力学基础
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物理学
第五版
13-2 内能 热力学第一定律
物理意义
（1）能量转换和守恒定律. 第一类永动机 是不可能制成的. （2）实验经验总结，自然界的普遍规律.
物理学
第五版
13-2 内能 热力学第一定律
p
A*
2
o
1
*B
V
p
A*
o
1
2 *B
V
WA1B QA1B WA2B QA2B
WA1B2 A QA1B2 A 0
第十三章 热力学基础
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物理学
第五版
13-2 内能 热力学第一定律
理想气体内能 :
表征系统状态的单值函数 ，理想气体 的内能仅是温度的函数 .
E E(T )
第十三章 热力学基础
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物理学
第五版
13-2 内能 热力学第一定律
系统内能的增量只与系统的初态和末 态有关，与系统所经历的过程无关 .
p
A*
2
o
1
*B
V
EAB C
p
A*o12 *B NhomakorabeaV
EA1B2 A 0
第十三章 热力学基础
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物理学
第五版
13-2 内能 热力学第一定律
二 热力学第一定律 p
第二章 热力学第一定律介绍.ppt
1、开口系能量方程式★
Q
min , c f 1
1
p1, dV1
1
z
1
开口系统
2 mout , c f 2
p2 , dV2
2
z 2
Wi
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●进入系统的能量
总能：dE1
(u1
c
f
2 1
/
2
gz1
)
min
推动功：p1dV1 p1v1 min
吸热量： Q
●离开系统的能量
总能：dE2
Q U W Q dU W
●物理意义：工质吸收的热量，一部分用于增加 热力学能，另一部分对外作功。 ●适用条件：闭口系统、任何过程、任何工质。
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2、几个特例
可逆过程：Q
U
2
1
pdV
Q dU pdV
闭口绝热系：Q 0 W U
孤立系：Q 0,W 0 U 0
(u2
cf
2 2
/
2
gz2 ) mout
推动功：p2dV2 p2v2 mout
作功（轴功）： Wi
●系统储存能量的增量：dECV d (U Ek Ep )CV
15
dE1 p1dV1 Q (dE2 p2dV2 Wi ) dECV
Q
dECV
工质流入外界对 系统所做的功：
p1 A1x1 p1V1 m1 p1v1 工质流出系统对 外界所做的功： p2 A2 x2 p2V2 m2 p2v2 系统对外界所做的净功（流动功）：
p2V2 p1V1=( pV）
第二部分热力学第一定律118页PPT
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C、对体积功来说， W= -P外dV。
因体系的体积与环境压力间无任何直接的联系，即无 固定的关系式，积分关系式随途径的不同而不同，所 以W与变化途径有关，即为途径函数。
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D、由于功和热不是状态函数，所以不能进行微分 （因为数学上可证明凡是单调连续变化的函数才可进 行微分，否则不可微分)。
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在化学热力学中，通常是研究宏观相对静止的体 系，无整体运动，并且一般没有特殊的外力场存 在，因此只考虑体系的内能。
(1)内能：物系内部具有的能量。
包括平动能、转动能、振动能、电子及核的 能量、以及分子间相互作用的位能。
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热与功是体系与环境间能量传递的两种形式。 (1)热：体系与环境间由于温度差而传递的能量。
主要包括： a.化学反应热 b.相变热或潜热 c.显热 (体系不发生化变相变，仅仅发 生温度变化时吸收或放出的热)。
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热的符号Q，规定：体系吸热为正，放热为负。 单位：能量单位，如 kJ、J。
注意: 对于如爆炸反应的极快过程，可视为绝热过程。
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(2) 途径：体系变化所经历的具体步骤。
对同一个过程可有不同的途径。过程视体系始末 状态、途径视具体步骤。
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有用功(此即著名的卡诺定理),且该热机效率与工作物
热力学第一定律
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质无关,仅与热源温度有关,从而为热机的研究工作确定了
3.2.1热机
热机是指把持续将热转化为功的机械装置,热机中应用 最为广泛的是蒸汽机。一个热机至少应包含以下三个组成 部分:循环工作物质;两个或两个以上的温度不同的热源,使 工作物质从高温热源吸热,向低温热源放热;对外做功的机 置。热机的简化工作原理图如图1所示。
人们一直在为提高热机的效率而努力,在摸索中对蒸汽 机等热机的结构不断进行各种尝试和改进,尽量减少漏气、 散热和摩擦等因素的影响,但热机效率的提高依旧很微弱。 这就不由得让人们产生疑问:提高热机效率的关键是什么? 热机效率的提高有没有一个限度?
1824年法国青年工程师卡诺分析了各种热机的设计方 案和基本结构,根据热机的基本工作过程,研究了一种理想 热机的效率,这种热机确定了我们能将吸收的热量最大限 度地用来对外做
热力学第一定律
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2.2数学表达式 2.2.1内能定理
将能量守恒与转换定律应用于热效应就是热力学 第一定律，但是能量守恒与转化定律仅是一种思想， 它的发展应借助于数学。马克思讲过，一门科学只 有达到了能成功地运用数学时，才算真正发展了。 另外，数学还可给人以公理化方法，即选用少数概 念和不证自明的命题作为公理，以此为出发点，层 层推论，建成一个严密的体系。热力学也理应这样 的发展起来。所以下一步应该建立热力学第一定律 的数学表达式。第一定律描述功与热量之间的相互 转化，功和热量都不是系统状态的函数，我们应该 找到一个量纲也是能量的，与系统状态有关的函数 热（力学第即一定律态函数），把它与功和6 热量联系起来，由此说
热力学第同一定律数量上不同比例的配合,与我3 国的五行说十分相似。但是人