第二章热力学
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热学课件 第2章 热力学第一定律
C Q
dT
常用的热容量是
① 定容热容量 Cv和定压热容量 Cp
Cv
Q
dT
v
Cp
Q
dT
p
②比热容 c：单位质量的热容量 . 单位: J mg1K 1
③摩尔热容 Cm ：1 mol物质的热容. 单位: J mol1K 1
由此，系统在某一变化（n）过程中其传递热量则为
Qn
Tf Ti
CndT
由 PV RT
微分得：
p p1 １
p2 0Ｖ
1
PdV VdP RdT (1)
２
ＶＶ
2
对理想气体准静态绝热过程，根据笫一定律，有
Q dU - W CV ,mdT pdV 0 (2)
(1), (2)联立, 消去dT
绝热指数:
(CV ,m R) dV dp 0
CV ,m
V
p
C p,m CV ,m R
)T
V
( dp dV
)Q
p V
p p T
Q
0
>1, 绝热线比等温线陡.（为什么？）
A
等温线
绝热线
C
B
V
VV
1
2
归纳：多方过程的一般表示
对于一摩尔理想气体所进行的任一微小过程 , 有
dU CV ,mdT
Q CmdT 和 W pdV 代入热力学第一定律 Q dU pdV
得 (Cm Cv,m )dT pdV
U U (T ) --焦耳定律
实际上，焦耳实验及其得出焦耳定律对理想气体来说，作为 理想气体的定义条件是严格成立的。但对于实际气体，它的成 立不仅道理上无法接受，而且实验本身也是存在问题的。
第二章 热力学第一定律
T (B, ,T)
£K r Hm (T)
标准摩尔燃烧焓[变]的定义 在温度 T 物质 B 完全氧化( T)表示 叫标准摩尔燃烧焓 g H2O(l)的 T)计算
£K r Hm £K cHm £K r Hm B
-
)成相同温度下指定产物时的标准摩尔焓[变] 用
£K cHm
(B
指定产物 CO2 由
£K c Hm
物理化学学习指导
第二章 热力学第一定律
第二章 热力学第一定律
一. 基本概念及公式
1 热力学基本概念
(1)系统和环境 系统——热力学研究的对象(是大量分子 外的周围部分存在边界 环境——与系统通过物理界面(或假想的界面)相隔开并与系统密切相关的周围部分 根据系统与环境之间发生物质的质量与能量的传递情况 系统分为三类: 原子 离子等物质微粒组成的宏观集合体) 系统与系统之
H = Qp 适用于真实气体 理想气体 液体
T2 T1
∆H = ∫ nC p ,m dT
T1
T2
固体定压过程 理想气体任意 p
V
T 变化过程
∆U = ∫ nCV ,m dT = nC v ,m (T2 − T1 ) ∆H = ∫ nC p ,m dT = nC p ,m (T2 − T1 )
T1 T2
体积功 功有多种形式 通常涉及的是体积功 它是系统发生体积变化时的功 定义为
δW = − p su dV
式中 psu 为环境的压力
W = ∑ δW = − ∫ p su dV
V2 V1
对恒外压过程
psu = 常数
W = − p su (V2 − V1 ) W = − ∫ pdV
V1 V2
对可逆过程 因 p =psu
第二章 热力学第一定律(1)
低压气体 → 理想气体
⎛ ∂U ⎞ =0 ⎜ ∂V ⎟ ⎝ ⎠T
理想气体的热力学能U只是温度的函数，即
U = f (T ) （理想气体）
28
这一由实验得出的结果也可以用理想气体模型解释： 理想气体分子间没有相互作用力，因而不存在分子 间相互作用的势能， 其热力学能只是分子的平动、转动、分子内部各原 子间的振动、电子的运动、核的运动的能量等，而这些 能量均只取决于温度。 需要说明的是：焦耳实验的设计是不精确的，压力较低、 水量较大。 但不影响“理想气体的热力学能仅仅是温度的函数”这一 结论的正确性。
{
单纯pVT变化 相变化 化学变化
14
恒温过程（T=T环境=定值） 恒压过程（ p=p环境=定值） 根据过程进行 的特定条件 恒容过程（V=定值） 绝热过程（系统与环境间无热交换的过程） 循环过程（经过一系列变化又回到始态）
15
3. 功与热
功和热是系统发生变化过程中，系统与环境交换能量的两 种形式，J （1） 功 当系统在广义力的作用下，产生了广义的位移时，就做 了广义的功。W 本书规定: 系统得到环境所做的功时，W > 0 系统对环境做功时，W < 0 体积功 功 电功 非体积功 表面功
{
宏观性质 微观性质
状态函数
系统的宏观性质（状态函数）的数值是否与物质的数量有关
{
广度量 强度量
（或广度性质），如n、V、U、S 等 （或强度性质），如T，p，η 等
任意两种广度性质之比得出的物理量则为强度量，Vm，ρ
9
空气 n p V T y(O2) y(N2)
L pL VL TL M pM VM TM 图2.1 两类不同性质
学们课下仔细思考！
32
⎛ ∂U ⎞ =0 ⎜ ∂V ⎟ ⎝ ⎠T
理想气体的热力学能U只是温度的函数，即
U = f (T ) （理想气体）
28
这一由实验得出的结果也可以用理想气体模型解释： 理想气体分子间没有相互作用力，因而不存在分子 间相互作用的势能， 其热力学能只是分子的平动、转动、分子内部各原 子间的振动、电子的运动、核的运动的能量等，而这些 能量均只取决于温度。 需要说明的是：焦耳实验的设计是不精确的，压力较低、 水量较大。 但不影响“理想气体的热力学能仅仅是温度的函数”这一 结论的正确性。
{
单纯pVT变化 相变化 化学变化
14
恒温过程（T=T环境=定值） 恒压过程（ p=p环境=定值） 根据过程进行 的特定条件 恒容过程（V=定值） 绝热过程（系统与环境间无热交换的过程） 循环过程（经过一系列变化又回到始态）
15
3. 功与热
功和热是系统发生变化过程中，系统与环境交换能量的两 种形式，J （1） 功 当系统在广义力的作用下，产生了广义的位移时，就做 了广义的功。W 本书规定: 系统得到环境所做的功时，W > 0 系统对环境做功时，W < 0 体积功 功 电功 非体积功 表面功
{
宏观性质 微观性质
状态函数
系统的宏观性质（状态函数）的数值是否与物质的数量有关
{
广度量 强度量
（或广度性质），如n、V、U、S 等 （或强度性质），如T，p，η 等
任意两种广度性质之比得出的物理量则为强度量，Vm，ρ
9
空气 n p V T y(O2) y(N2)
L pL VL TL M pM VM TM 图2.1 两类不同性质
学们课下仔细思考！
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第2章热力学第一定律
技术功：技术上可以利用的功
1 2 wt c gz wi 2
q u w
wt w pv w p2 v2 p1v1
可逆过程
wt pdv p1v1 p2v2 pdv d pv vdp
2 2 2 2 1 1 1 1
第二章 热力学第一定律
本章要求
理解热力学第一定律的实质—能量守恒定律 掌握流动功,轴功及技术功的概念 注意热力学能，焓的引入及定义
掌握热力学第一定律能量方程的基本表达式 及稳定流动能量方程
本章学习流程
热力学第一定律的提出
热力系能量的组成
能量之间的传递和转化 ＋ 焓
闭口系能量方程 ＋ 开口系能量方程 （第一定律数学表达式）
热力学能只取决于热力系内部的状态,且具有 可加性,是一个具有广延性质的状态参数
2
1
du u 2 u1
du 0
2u 2u Tv vT
u u du dT dv T v v T
二．外储存能
工质在参考坐标系中作为一个整体，因有宏观 速度而具有动能，因有高度差而具有位能
热力学能：是指储存于热力系内部的能量． 用U表示，单位是J或 kJ，单位质量工质的热力 学能称为比热力学能，用u表示，单位是J/kg或 kJ/Kg
热力学能是工质的状态参数，完全取决于工 质的初态和终态，与过程的途径无关
热力学能为两个独立状态参数的函数： u=f(T,v)或u=f(T,p)或u=f(p,v)
能量方程式的应用
确定研究对象—选好热力系统
写出所研究热力系对应的能量方程
针对具体问题,分析系统与外界的相互作用, 作出某些假设和简化,使方程简单明了 求解简化后的方程,解出未知量
第二章热力学第一定律
第二章 热力学第一定律主要内容1.热力学基本概念和术语（1）系统和环境：系统——热力学研究的对象。
系统与系统之外的周围部分存在边界。
环境——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。
根据系统与环境之间发生物质的质量与能量的传递情况，系统分为三类： (Ⅰ)敞开系统——系统与环境之间通过界面既有物质的质量传递也有能量的传递。
(Ⅱ)封闭系统——系统与环境之间通过界面只有能量的传递，而无物质的质量传递。
(Ⅲ)隔离系统——系统与环境之间既无物质的质量传递亦无能量的传递。
（2）系统的宏观性质：热力学系统是大量分子、原子、离子等微观粒子组成的宏观集合体。
这个集合体所表现出来的集体行为，如G A S H U T V p ,,,,,,,等叫热力学系统的宏观性质(或简称热力学性质)。
宏观性质分为两类：(Ⅰ)强度性质——与系统中所含物质的量无关，无加和性(如T p ,等)； (Ⅱ)广度性质——与系统中所含物质的量有关，有加和性(如H U V ,,等)。
而强度性质另一种广度性质一种广度性质= n V V =m 如，等V m =ρ（3）相的定义：相的定义是：系统中物理性质及化学性质完全相同的均匀的部分。
（4）系统的状态和状态函数：系统的状态是指系统所处的样子。
热力学中采用系统的宏观性质来描述系统的状态，所以系统的宏观性质也称为系统的状态函数。
(Ⅰ) 当系统的状态变化时，状态函数的改变量只决定于系统的始态和终态，而与变化的过程或途径无关。
即系统变化时其状态函数的改变量＝系统终态的函数值－系统始态的函数值。
(Ⅱ) 状态函数的微分为全微分，全微分的积分与积分途径无关。
即：2121X X X dX X X ∆==-⎰y yX x x X X x y d d d ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=（5）热力学平衡态：系统在一定环境条件下，经足够长的时间，其各部分可观测到的宏观性质都不随时间而变，此后将系统隔离，系统的宏观性质仍不改变，此时系统所处的状态叫热力学平衡态。
第二章 热力学第一定律
入口处： p1A1 d x = p1 d V1 = p1 v1 d m1
出口处： p2A2 d x = p2 d V2 = p2 v2 d m2
流动功：系统为维持工质流动所需的功。 （p v ) = p2 v2 – p1 v1 3. 几点说明： （1）是工质在开口系统中流动而传递的能量； （2）只有在工质流动过程中才出现； （3）工质在传递流动功时，没有热力状态的变化， 也没有能量形态的变化
1 2 2 (c f 2 c f 1 ) h1 h2 2
说明 ：工质流经喷管时，动能的增加等于 焓值的减少。
同学们：
上课铃声即将敲响， 你们准备好了吗？！
同学们：
现在开始上课。 请翻开你们的书、笔记本，
拿起笔。 并请保持课堂安静。谢谢！
例1：对定量的某种气体加热100kJ，使之由状态1 沿路径1a 2变化到状态2，同时对外作功60kJ。若外 界对气体作功40kJ，使之从状态2沿路径2b1返回状 态1，如图，问返回过程中工质与外界交换的热量 是多少？是吸热用力的存在所具有 的位能，与气体的比体积有关。 化学能，原子核能，电磁能。
单位：焦耳 J，符号 U 比热力学能：单位质量物质的热力学能，u, J / kg 2. 热力学能是温度和比体积的函数，是状态参数。 3. 热力学能的大小是相对的。 二. 宏观动能和宏观位能 1. 宏观动能：由于宏观运动速度而具有的动能。EK 2. 宏观位能：由于其在重力场中的位置而具有的位 能。 EP 三. 总储存能 （stored energy) 总储存能：系统的热力学能，宏观动能，宏观位 能之和，用E表示，单位J，KJ。 比储存能 e = u + e k+ ep
Q = W + U = W + U2 - U1
第二章 热力学第一定律
第二章 热力学第一定律
热力学是自然科学中建立最早的学科之一，是 研究不同形式能量转化的科学。
热力学第一、第二定律于19世纪中叶被提出;
热力学定律是经验定律，不能用数学证明; 热力学理论是通过逻辑推理＋数学运算得出的。 第一定律：能量守恒，解决过程的能量衡算问题 （功、热、热力学能的计算） 第二定律：过程进行的方向和限度的判据 第三定律：解决物质熵的计算
Ｕ =Ｑ ＋ Ｗ
Ｕ 系统热力学能（内能）的增量；
Q 系统与环境交换的热，得热为＋，失热为－ W 系统与环境交换的功，得功为＋，失功为－
即：封闭系统中内能的增加，等于它所吸收的热 加上它所得到的功 若系统发生微小变化，有： dU = Q +W 热力学第一定律的其它说法： 要制造一种既产生功又不需供给相当能量 的机器（第一类永动机）是不可能的。
CV ,m C p ,m
CV,m和Cp,m 的关系
C p ,m CV ,m H m U m U m pVm U m T T T p T V V p Vm U m p T T p V
在任何隔离系统中，所储存的总能量不变。
2. 热力学能U的意义
U是系统内部所储存的总能量 系统内部分子的动能 包括 分子相互间作用的位能 分子内部原子、电子、及核的能量 U 具有加和性，所以是广度量。（Um是强度量） U 是状态函数 U＝ f ( T, V ) (n一定)
（具有全微分性质）
U U dU d V dT V T T V
V2
V2
V
V2 Wr nRT ln V 1
p1 nRT ln p 2
热力学是自然科学中建立最早的学科之一，是 研究不同形式能量转化的科学。
热力学第一、第二定律于19世纪中叶被提出;
热力学定律是经验定律，不能用数学证明; 热力学理论是通过逻辑推理＋数学运算得出的。 第一定律：能量守恒，解决过程的能量衡算问题 （功、热、热力学能的计算） 第二定律：过程进行的方向和限度的判据 第三定律：解决物质熵的计算
Ｕ =Ｑ ＋ Ｗ
Ｕ 系统热力学能（内能）的增量；
Q 系统与环境交换的热，得热为＋，失热为－ W 系统与环境交换的功，得功为＋，失功为－
即：封闭系统中内能的增加，等于它所吸收的热 加上它所得到的功 若系统发生微小变化，有： dU = Q +W 热力学第一定律的其它说法： 要制造一种既产生功又不需供给相当能量 的机器（第一类永动机）是不可能的。
CV ,m C p ,m
CV,m和Cp,m 的关系
C p ,m CV ,m H m U m U m pVm U m T T T p T V V p Vm U m p T T p V
在任何隔离系统中，所储存的总能量不变。
2. 热力学能U的意义
U是系统内部所储存的总能量 系统内部分子的动能 包括 分子相互间作用的位能 分子内部原子、电子、及核的能量 U 具有加和性，所以是广度量。（Um是强度量） U 是状态函数 U＝ f ( T, V ) (n一定)
（具有全微分性质）
U U dU d V dT V T T V
V2
V2
V
V2 Wr nRT ln V 1
p1 nRT ln p 2
第二章 热力学概论
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4.状态和状态函数（state function）
描述系统需要用到热力学性质，研究系统要涉及状态 描述系统需要用到热力学性质，研究系统要涉及状态 热力学性质 和状态变化。 和状态变化。 ） （1）状态 纯物质单相系统有各种宏观性质，如温度 ，压力p,体 纯物质单相系统有各种宏观性质，如温度T，压力 体 积V，热力学能 等等。 ，热力学能U 等等。 系统的状态是它所有性质的总体表现。状态确定以后， 系统的状态是它所有性质的总体表现。状态确定以后，系 统所有的性质也就确定了。 统所有的性质也就确定了。
We',1 = − p" (V " − V2 )
p1 , V1
− p (V − V ) ' − p1 (V1 − V )
' ' "
p′
p′′
p 2 , V2
V′ V′′
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整个过程所作的功 为三步加和
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（3）可逆压缩 压力缓慢增加，恢复到原状，所作的功为： 压力缓慢增加，恢复到原状，所作的功为：
热力学的局限性
不知道反应的机理、速率和微观性质。 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。 只讲可能性，不讲现实性。
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二、热力学的研究对象
•研究热、功和其他形式能量之间的相互 研究热、 研究热 转换及其转换过程中所遵循的规律； 转换及其转换过程中所遵循的规律； •研究各种物理变化和化学变化过程中所 研究各种物理变化和化学变化过程中所 发生的能量效应； 发生的能量效应； •研究化学变化的方向和限度。 研究化学变化的方向和限度。 研究化学变化的方向和限度
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4.状态和状态函数（state function）
描述系统需要用到热力学性质，研究系统要涉及状态 描述系统需要用到热力学性质，研究系统要涉及状态 热力学性质 和状态变化。 和状态变化。 ） （1）状态 纯物质单相系统有各种宏观性质，如温度 ，压力p,体 纯物质单相系统有各种宏观性质，如温度T，压力 体 积V，热力学能 等等。 ，热力学能U 等等。 系统的状态是它所有性质的总体表现。状态确定以后， 系统的状态是它所有性质的总体表现。状态确定以后，系 统所有的性质也就确定了。 统所有的性质也就确定了。
We',1 = − p" (V " − V2 )
p1 , V1
− p (V − V ) ' − p1 (V1 − V )
' ' "
p′
p′′
p 2 , V2
V′ V′′
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整个过程所作的功 为三步加和
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（3）可逆压缩 压力缓慢增加，恢复到原状，所作的功为： 压力缓慢增加，恢复到原状，所作的功为：
热力学的局限性
不知道反应的机理、速率和微观性质。 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。 只讲可能性，不讲现实性。
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二、热力学的研究对象
•研究热、功和其他形式能量之间的相互 研究热、 研究热 转换及其转换过程中所遵循的规律； 转换及其转换过程中所遵循的规律； •研究各种物理变化和化学变化过程中所 研究各种物理变化和化学变化过程中所 发生的能量效应； 发生的能量效应； •研究化学变化的方向和限度。 研究化学变化的方向和限度。 研究化学变化的方向和限度
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能量
体系 物质 环境
敞口烧杯装水 体系：水
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无机及分析化学
封闭体系：体系和环境之间，无物质交
换，只有能量交换。
能量
体系
环境
密闭容器装水 体系：水+水蒸气
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无机及分析化学
孤立体系：体系与环境之间，既无物质 交换，又无能量交换。
性质的总和就称为体系的状态。
如质量、温度、压力、体积、密度、 组成等，当这些性质都有确定值时，体系 的状态一定。
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状态函数：确定体系状态的宏观物理
量称为体系的状态函数。如质量、温度、 压力、体积、密度、组成等是状态函数。
状态函数的特点： 1. 体系的状态一定，状态函数值确定。 2. 状态函数的改变值只由体系的始态和终
内能：又称热力学能，它是体系内部物
质各种微观形式能量的总和，符号 U 。
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内能是体系的状态函数。
无机及分析化学
热力学中将内能作为一个整体来讨论， 研究的是内能的变化值 △U 。
状态1
状态2
△ U = U2 - U1
2.2 化学反应的热效应
如电功、机械功、表面功等.
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Hale Waihona Puke 无机及分析化学热力学规定： 体系从环境吸热，Q为正值，放热为负值。 体系对环境作功，W为负值，反之为正值.
等压过程中，体系膨胀对外作体积功： We = - p外（V2 - V1 ） = - p外△V
五、热力学能（内能）
孤立体系也称为隔离体系。(体系+环境)
绝热装置盛水 体系：水+水蒸气
+绝热装置
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无机及分析化学
孤立体系
敞开体系
封闭体系
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无机及分析化学
二、状态与状态函数
状态：体系的一系列物理性质和化学
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二、 反应进度
反应进度ξ: 表示化学反应进行的程度。
aA + dD = gG + hH
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将能量守恒定律用于宏观体系，称为
热力学第一定律。
当封闭体系从环境吸收热量 Q，同时 环境又对体系作功W，在此过程中体系内
能的改变量△U为：
△U = U2- U1= Q + W (封闭体系)
上式为热力学第一定律数学表达式
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本章内容：化学反应的反应热。 化学反应的方向和限度。
一、几种热力学体系
体系：人为划分的研究对象。 环境：体系以外与体系密切相关的其它部分
叫环境。
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敞开体系：体系与环境之间既有能量
交换，又有物质交换。
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第二章 化学热力学基础
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2.1 基本概念 2.2 化学反应的热效应 2.3 标准反应热 2.4 化学反应的自发性和熵 2.5 化学反应标准熵变的计算 2.6 化学反应标准自由能变的计算
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功：除热以外其它能量传递形式称为
功。以功这种形式传递的能量用 W 表示.
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热和功与过程紧密联系，没有过程就没 有热和功。热和功不是体系的状态函数.
热力学中功的分类
体积功We ：体系因体积变化抵抗外压
所作的功。
非体积功Wf：除体积功外的所有功。
态决定，与体系经过的途径无关。 3. 循环过程的状态函数改变值为零。
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三、过程与途径
过程：体系状态发生变化的经过称为过程。
途径：完成过程的具体步骤称为途径。
298K, H2O（g) 途径1
298K,H2O(l) 始态
373K,H2O（g) 终态
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电能 → 光能 （电灯） 化学能 → 机械能 （内燃机） 机械能 → 电能 （发电机）
能量守恒定律：自然界的一切物质都具
有能量，能量有不同的形式，能量可从一个物 体传递给另一个物体，也可从一种形式转化为 另一种形式，在传递和转化过程中，能量总值 不变。适用于宏观体系和微观体系。
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【例】某体系从始态变到终态，从环境吸 热200kJ，同时对环境作功300kJ，求体系 与环境的热力学能改变量。
解： △U体系 ＝ Q + W △U体系 ＝200 +(- 300) ＝ - 100(kJ)
∵ △U体系 = －△U环境 ∴ △U环境 = 100(kJ)
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V1=V2 或△V = 0
绝热过程: 体系与环境没有热交换，即
Q = 0.
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四、热和功
能量传递有两种形式，一种是传热， 一种是做功。
热：因温度不同而在体系与环境之间
进行的能量传递形式称为热。以热这种形 式传递的能量用Q表示。
373K,H2O(l) 途径2
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热力学中基本过程有：
等温过程：体系温度保持不变，且等于
环境的温度，即T2=T1=T环 或△T=0.
等压过程：体系压力保持不变，且等于
环境的压力，即p1= p2=p环 或 △p=0
等容过程：体系体积保持不变，即
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2.1 基本概念
热力学：研究物理的和化学的变化过
程中能量变化规律的科学称为热力学。
化学热力学：将热力学的基本原理用
来研究化学反应及与化学反应有关的物理 变化时，称为化学热力学。
热力学中不讨论物质的微观结构，也 不涉及变化速率的问题。
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体系 物质 环境
敞口烧杯装水 体系：水
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封闭体系：体系和环境之间，无物质交
换，只有能量交换。
能量
体系
环境
密闭容器装水 体系：水+水蒸气
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孤立体系：体系与环境之间，既无物质 交换，又无能量交换。
性质的总和就称为体系的状态。
如质量、温度、压力、体积、密度、 组成等，当这些性质都有确定值时，体系 的状态一定。
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状态函数：确定体系状态的宏观物理
量称为体系的状态函数。如质量、温度、 压力、体积、密度、组成等是状态函数。
状态函数的特点： 1. 体系的状态一定，状态函数值确定。 2. 状态函数的改变值只由体系的始态和终
内能：又称热力学能，它是体系内部物
质各种微观形式能量的总和，符号 U 。
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内能是体系的状态函数。
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热力学中将内能作为一个整体来讨论， 研究的是内能的变化值 △U 。
状态1
状态2
△ U = U2 - U1
2.2 化学反应的热效应
如电功、机械功、表面功等.
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Hale Waihona Puke 无机及分析化学热力学规定： 体系从环境吸热，Q为正值，放热为负值。 体系对环境作功，W为负值，反之为正值.
等压过程中，体系膨胀对外作体积功： We = - p外（V2 - V1 ） = - p外△V
五、热力学能（内能）
孤立体系也称为隔离体系。(体系+环境)
绝热装置盛水 体系：水+水蒸气
+绝热装置
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孤立体系
敞开体系
封闭体系
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二、状态与状态函数
状态：体系的一系列物理性质和化学
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二、 反应进度
反应进度ξ: 表示化学反应进行的程度。
aA + dD = gG + hH
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将能量守恒定律用于宏观体系，称为
热力学第一定律。
当封闭体系从环境吸收热量 Q，同时 环境又对体系作功W，在此过程中体系内
能的改变量△U为：
△U = U2- U1= Q + W (封闭体系)
上式为热力学第一定律数学表达式
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本章内容：化学反应的反应热。 化学反应的方向和限度。
一、几种热力学体系
体系：人为划分的研究对象。 环境：体系以外与体系密切相关的其它部分
叫环境。
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敞开体系：体系与环境之间既有能量
交换，又有物质交换。
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第二章 化学热力学基础
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2.1 基本概念 2.2 化学反应的热效应 2.3 标准反应热 2.4 化学反应的自发性和熵 2.5 化学反应标准熵变的计算 2.6 化学反应标准自由能变的计算
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功：除热以外其它能量传递形式称为
功。以功这种形式传递的能量用 W 表示.
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热和功与过程紧密联系，没有过程就没 有热和功。热和功不是体系的状态函数.
热力学中功的分类
体积功We ：体系因体积变化抵抗外压
所作的功。
非体积功Wf：除体积功外的所有功。
态决定，与体系经过的途径无关。 3. 循环过程的状态函数改变值为零。
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三、过程与途径
过程：体系状态发生变化的经过称为过程。
途径：完成过程的具体步骤称为途径。
298K, H2O（g) 途径1
298K,H2O(l) 始态
373K,H2O（g) 终态
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电能 → 光能 （电灯） 化学能 → 机械能 （内燃机） 机械能 → 电能 （发电机）
能量守恒定律：自然界的一切物质都具
有能量，能量有不同的形式，能量可从一个物 体传递给另一个物体，也可从一种形式转化为 另一种形式，在传递和转化过程中，能量总值 不变。适用于宏观体系和微观体系。
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【例】某体系从始态变到终态，从环境吸 热200kJ，同时对环境作功300kJ，求体系 与环境的热力学能改变量。
解： △U体系 ＝ Q + W △U体系 ＝200 +(- 300) ＝ - 100(kJ)
∵ △U体系 = －△U环境 ∴ △U环境 = 100(kJ)
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V1=V2 或△V = 0
绝热过程: 体系与环境没有热交换，即
Q = 0.
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四、热和功
能量传递有两种形式，一种是传热， 一种是做功。
热：因温度不同而在体系与环境之间
进行的能量传递形式称为热。以热这种形 式传递的能量用Q表示。
373K,H2O(l) 途径2
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热力学中基本过程有：
等温过程：体系温度保持不变，且等于
环境的温度，即T2=T1=T环 或△T=0.
等压过程：体系压力保持不变，且等于
环境的压力，即p1= p2=p环 或 △p=0
等容过程：体系体积保持不变，即
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2.1 基本概念
热力学：研究物理的和化学的变化过
程中能量变化规律的科学称为热力学。
化学热力学：将热力学的基本原理用
来研究化学反应及与化学反应有关的物理 变化时，称为化学热力学。
热力学中不讨论物质的微观结构，也 不涉及变化速率的问题。
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