物理化学课程授课教案电子课件02章热力学第一定律
170页1、2019/6/21,物理化学电子教案第二章,2019/6/21,第二章 热力学第一定律,2.1 热力学概论,2.2 热力学第一定律,2.8 热化学,2.3 准静态过程与可逆过程,2.4 焓,2.5 热容,2.6 热力学第一定律对理想气体的应用,2.7 实际气体,2019/6/21,第二章 热力学第一定律,2.9 赫斯定律,2.10 几种热效应,2.11 反应热与温度的关系基尔霍夫定律,2.12 绝热反应非等温反应,*2.13 热力学第一定律的微观说明,2.14 思考题,2019/6/21,2.1 热力学概论,2019/6/21,热力学的研究对象,研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及 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发生的能量效应;,研究化学变化的方向和限度。,2019/6/21,热力学的方法和局限性,热力学方法,研究对象是大数量分子的集合体,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。,局限性,不知道反应的机理、速率和微观性质,只讲可能性
2、,不讲现实性。,2019/6/21,体系与环境,体系(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体系,亦称为物系或系统。,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。,2019/6/21,体系分类,根据体系与环境之间的关系,把体系分为三类:,(1)敞开体系(open system) 体系与环境之间既有物质交换,又有能量交换。,2019/6/21,体系分类,根据体系与环境之间的关系,把体系分为三类:,(2)封闭体系(closed system) 体系与环境之间无物质交换,但有能量交换。,2019/6/21,体系分类,根据体系与环境之间的关系,把体系分为三类:,(3)孤立体系(isolated system) 体系与环境之间既无物质交换,又无能量交换,故又称为隔离体系。有时把封闭体系和体系影响所及的环境一起作为孤立体系来考虑。,2019/6/21,体系分类,2019/6/21,体系的性质,用宏观可测性质来描述体系的热力学状态,故这些性质又称为热力学变量。可
3、分为两类:,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,在数学上是一次齐函数。,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。它在数学上是零次齐函数。指定了物质的量的容量性质即成为强度性质,如摩尔热容。,2019/6/21,热力学平衡态,当体系的诸性质不随时间而改变,则体系就处于热力学平衡态,它包括下列几个平衡:,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。,2019/6/21,热力学平衡态,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。,当体系的诸性质不随时间而改变,则体系就处于热力学平衡态,它包括
4、下列几个平衡:,2019/6/21,状态函数,体系的一些性质,其数值仅取决于体系所处的状态,而与体系的历史无关;它的变化值仅取决于体系的始态和终态,而与变化的途径无关。具有这种特性的物理量称为状态函数(state function)。,状态函数的特性可描述为:异途同归,值变相等;周而复始,数值还原。,状态函数在数学上具有全微分的性质。,2019/6/21,状态方程,体系状态函数之间的定量关系式称为状态方程(state equation )。,对于一定量的单组分均匀体系,状态函数T,p,V 之间有一定量的联系。经验证明,只有两个是独立的,它们的函数关系可表示为:,T=f(p,V) p=f(T,V) V=f(p,T),例如,理想气体的状态方程可表示为: pV=nRT,2019/6/21,热和功,功(work),Q和W都不是状态函数,其数值与变化途径有关。,体系吸热,Q0;,体系放热,Q0 。,热(heat),体系与环境之间因温差而传递的能量称为 热,用符号Q 表示。 Q的取号:,体系与环境之间传递的除热以外的其它能量都称为功,用符号W表示。,功可分为膨胀功和非膨胀功两大类。W的取号:,环境
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