1、上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-8第二章第二章 热力学第一定律热力学第一定律面面 向向 21 21 世世 纪纪 课课 程程 教教 材材上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-8第二章第二章 热力学第一定律热力学第一定律2.10 2.10 可逆过程与可逆体积功可逆过程与可逆体积功2.11 2.11 节流膨胀与焦耳节流膨胀与焦耳- -汤姆逊实验汤姆逊实验2.0 2.0 热力学概论热力学概论2.1 2.1 热力学的一些基本概念热力学的一些基本概念2.2 2.2 热力学第一定律热力学第一定律2.3 2.3 恒容热、恒压热，焓恒容热、恒压热，焓2.4 2.4 摩尔热容摩尔热容2.5 2.
2、5 相变焓相变焓2.7 2.7 化学反应焓化学反应焓2.8 2.8 标准摩尔反应焓的计算标准摩尔反应焓的计算2.10 2.10 理想气体绝热可逆过程方程式理想气体绝热可逆过程方程式 上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-82.0 2.0 热力学概论热力学概论1.热力学的研究对象2.热力学的研究方法和局限性上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-8热力学的研究对象热力学的研究对象热功当量1 Cal4.184 J能量守恒定律能量守恒定律: :能量有各种不同的形式，可以相互能量有各种不同的形式，可以相互转变，但能量的总值不变。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
3、中的能量转换关系和转换过程中所遵循的规律 热力学第一定律热力学第一定律上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-8热力学的研究对象热力学的研究对象 热力学第二定律热力学第二定律 热力学第三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上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-8热力学的方法和局限性热力学的方法和局限性特定状特定状态函数态函数状态函状态函数增量数增量实际问题实际问题演绎推导演绎推导计算计算热力学基热力学基本定律本定律化学热力学研究的方法化学热力学研究的方法上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-8热力学的方法和局限性热力学的方法和局限性热力学方法的特点研究对象是大
4、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。上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-8热力学的方法和局限性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，只讲可能性，不讲现实性不讲现实性。上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-82.2.1 1 基本概念及术语基本概念及术语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
5、能及的部分称为环境.上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-8系统与环境系统与环境（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。上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-8系统和环境系统和环境（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。上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-8系统和环境系统和环境（3）孤立系统（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。上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-8
6、系统的宏观性质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宏观性质。广度性质广度性质与系统的数量成正比，例如：, , , , , , ,Vm UHS A G 强度性质, , , , p T 强度性质与系统的数量无关，例如：上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-82.2.系统的宏观性质系统的宏观性质mUUn广度性质强度性质物质的量mVmVVnmSSn上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-83.3.状态与状态函数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
7、平衡状态的单值函数状态：系统一切性质的总和上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-8状态函数在数学上在数学上 XdXBABA 若 X= f (x、y、z) 则 dzzXdyyXdxxXdX)()()( 若 X= f (y、z) 则 zyyzzXyyXz)()( 0dX上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-84.4.热力学平衡态热力学平衡态12kTTT热平衡力学平衡12kppp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上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-8思考题思考题100上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-85.5.过程和途径过程和
8、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)上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-85.5.过程和途径过程和途径（1）等温过程12TTT环（2）等压过程 12ppp环（3）等容过程d0V （4）绝热过程0Q （5）环状过程 X=0上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-86.6.热和功热和功功：功：WJ热：热：QJ由于温差在系统与环境间产生的能量传递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在微小过程中的改变量为Q性质性质能量传递的一种形式，非状态函数，其
9、值与过程有关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。系统吸热为正；放热为负。功功 广义力广义力 广义位移广义位移电功外加电势差电功外加电势差 所通过电量所通过电量表面功表面张力表面功表面张力 面积改变量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。系统做功为负；得功为正。在微小过程中的改变量为在微小过程中的改变量为W性质性质上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-8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
10、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6.6.热和功热和功功的种类 膨胀功eW非膨胀功fW电功 表面功,上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-87.7.热力学能热力学能热力学能：热力学能：U UJJ、kJkJ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。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。1mm : J molUUUn单位（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上一内容下一内容回主目录O返回2022-6-8思思 考考 题题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）状态函数改变后，状态一定改变；（3）状态改变后，状态函数一定都改变。答:(1) 正确； （2）正确 （3）错误。当状态改变时，状态函数中一定有某一个或几个发生变化，而不一定是全部的状态函数发生变化。
