热力学第一定律小结2014

2020/4/8
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8、理想气体可逆绝热过程方程
TV r1 T1V1r1 T2V2r1 C
pV r p1V1r p2V2r C
p1rT r p11rT1r p21rT2r C
上式中， Cp,m / CV ,m称为热容比，适用于Cv,m为常数，理想气 体可逆绝热过程pVT的计算。
(iii) 系统和环境能够由终态沿着原来的途径从相反方向步步回 复，直到都恢复到原来状态。
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②、几种主要的pVT变化过程
(i) 恒温过程： (ii) 恒压过程： (iii) 恒容过程： (iv) 绝热过程：
dT 0, T1 T2 Tamb 常 数 dp 0, p1 p2 pamb 常 数
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6、系统的变化过程与途径 系统的变化过程分pVT变化过程，相变化过程，化学变化过程 可逆过程－－物系内部与环境间在无限接近于平衡时所进行的
过程
可逆过程的特点：
(i) 在整个过程中系统内部无限接近于平衡；
(ii) 在整个过程中，系统与环境的相互作用无限接近于平衡， 因此过程进展无限缓慢；环境的温度、压力与系统的温度、 压力相差甚微，可看做相等；
4、热力学能(又称内能)变
2
U 1 nCV,m dT
适用于理想气体单纯pVT变化的一切过程。
5、恒容热和恒压热
QV U (dV 0, W ' 0)
Qp H (d p 0, W ' 0)
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6、热容的定义式
①、定压热容和定容热容
Cp δ Qp /d T (H / T ) p CV δ QV / dT (U / T )V
④、化学变化过程与反应进度
0 νBB
B
νB 即是B 的化学计量数。对产物取正，反应物取负。
反应进度定义为：dξ dnB/νB ，ξ为反应进度，单位：mol
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二、主要公式及使用条件
1、热力学第一定律的数学表示式
U Q W
吸热为正，放热为负。系统得功为正，对环境作功为负。
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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p，V，T， U，H，S，A，G 等叫热力学系统的宏观性质。
分为两类：
强度性质－－系统的性质参数数值与物质的量无关，不具
有加和性。如：p, T 等 容量性质－－系统的性质参数数值与物质的量成正比，有 加和性，如：V, S, U, H, G 等
dV 0 Q0
(v) 循环过程： 始态＝末态，所有状态函数的改变量
均为零；
(vi) 对抗恒外压过程：pex=Const. (vii) 自由膨胀过程：向真空膨胀，W=0
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③、相变化过程 相变化过程是指系统中发生的聚集态的变化过程。
如液体的汽化、气体的液化、液体的凝固、固体的熔化、固 体的升华、气体的凝华以及固体的不同晶型间的转化等。
过程
W= - pex V
Q
U
T2 T1
nCV
,mdT
H
T T1
2
nC
p,mdT
恒
pex=0 (自由膨胀)
0
0
温
过
pex=0 =C (恒外压)
- pex(V2-V1) pex(V2-V1)
0
0
程
pex=p+dp (可逆过程) -nRTln(V2/V1) nRTln(V2/V1)
恒压过程 pex=p =C 恒容过程
-p(V2-V1)
0
nCp,m(T2-T1) nCV,m(T2-T1) nCV,m(T2-T1)
适用于封闭体系的一切过程。
2、焓的定义
H U pV
3、焓变 ①
H U ( pV )
式中△(pV)为pV乘积的增量，不是体积功。
②
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2
H 1 nCp,m dT
理想气体单纯pVT变化的一切过程， 真实气体的恒压变温过程， 纯的液祝体大、家学固习体愉物快质，压天天力进变步化！不大的变温过程。
9、标准摩尔反应焓
r Hmθ B f Hmθ (B, ) B c Hmθ (B, )
式中Baidu Nhomakorabeaf
H
θ m
(B,
)
及
c
H
θ m
(B,
)
分别为相态为β的物质B的标准摩尔
生成焓和标准摩尔燃烧焓。上式适用于ξ=1 mol，在标准
状态下的反应。
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小结 理想气体各过程的U, H, Q及W 的计算
②、摩尔定压热容和摩尔定容热容
Cp,m Cp / n (Hm / T ) p CV ,m CV / n (Um / T )V
分别适用于无相变变化、无化学变化、非体积功为零的恒 压和恒容过程。
③、
Cp,m CV ,m R
适用于理想气体。
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7、体积功
第一章 热力学第一定律 小结
一、热力学基本概念 二、主要公式及使用条件
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一、热力学基本概念
1、系统和环境 系统：即研究的对象。 环境： 是系统以外，与之相联系的那部分物质。
系统分为三类： 隔离系统：孤立体系，环境与体系间即无能量交换又无物
质交换 封闭系统：体系与环境无物质交换但有能量交换。 敞开系统：体系与环境即有能量交换又有物质交换。
一 种 广 度 性 质＝ 另一种广度性质
强
度
性
质
，
如Vm
V n
,
ρ
m V
等
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3、相的定义 系统中物理性质及化学性质均匀的部分。 均相系统；非均相系统
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。 系统的宏观性质称为系统的状态函数。 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。
①、定义式 或
W pamb dV
W pamb dV
②、恒外压过程
W pamb V2 V1
③、理想气体恒压过程
W pV2 V1 nR(T2 T1 )
④、理想气体恒温可逆过程
W
V2 V1
p dV
nRT
ln( V2
/V1 )
nRT
ln(
p2
/
p1 )
⑤、理想气体绝热过程
W U nCV ,m (T2 T1) 适用于Cv,m为常数的过程。