摩尔反应焓

U，并联系微观状态的变化
§2.2 功的计算
1. 功的分类
体积功W ：体积改变反抗外力做的功。(2个要素) 非体积功W΄：体积功之外的其他功(电功、表面功等)。
2. 体积功计算式
W pambdV
W正负的规定：体积膨胀为负，反之为正。
体积功分类：
1凝聚态体积功：W≈0 2气体体积功： 1)理想气体平衡过程 等温、等压、等容(W=0)、等熵(绝热可逆) 2)理想气体非平衡过程 自由膨胀、等温恒外压、绝热恒外压 3)非理想气体 参照理想气体(关键是状态方程)
W pdV p dV p(V2 V1 )
V2
V2
3.恒容过程(W=0) 4.绝热过程 pV p V p pV / V 1 1 2 2 1 1
p2V2 p1V1 1 W pdV p1V1 dV V 1 V1 V1
U U dU dp dV V p p V
U U dU dT dp T p p T
U U dU dS dV S V V S
1 U=0，(热力学第一定律) 2 对理想气体，U=U(T)
说明(针对教材P43式2.2.2)
对pg，U=U(T)的数学证明见第3章。
U=U(T)的物理解释
理想气体没有势能，内能仅由动能构成。 根据大学物理知识，理想气体的动能仅取决于 温度。体积的增大仅使分子间距离增大，压力 减小，但对内能不产生影响。
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第2章 热力学第一定律
§2.1 热力学第一定律 §2.2 功的计算 §2.3 两个气体实验 §2.4 热容与热的计算 §2.5 热力学第一定律在转变与相变中的应用 §2.6 热化学
§2.1 热力学第一定律 ΔU = Q +W dU=Q +W
3对U=U(T, V) ，它的二阶混合偏导连续且满足下式， 因此第二类曲线积分与路径无关。
V U U T V T T V T V
热力学第一定律的基本框架
计算体积功W 计算热量Q
确定内能Δ
推论
实际气体等温膨胀时，内能增加。 －－参考教材图1.1.1
2. Joule－Thomson实验
Leabharlann Baidu
过程特点
1 绝热；2 p2 < p1 (膨胀过程)；3 T2一般小于T1 (制冷)
节流膨胀过程做功分析
1 系统选择：左侧被压缩(右侧膨胀)的气体
2 W = 左侧压缩功－右侧膨胀功
= － p1(0 － V1) － p2(V2 － 0) = p1V1 － p2V2
热力学第一定律在节流过程的应用
Q 0 U W U 2 U1 p1V1 p2V2 U 2 p2V2 U1 p1V1
def
H = U + pV
因此：H2=H1 。H称为焓，是新的热力学函数。
结论：
节流膨胀是恒焓过程，H＝0
焓的特点
1.理想气体焓只是温度的函数
根据定义 H=U+pV
内能U：系统内在动能与内在势能的总和， 也称热力学能。 热量Q：由于系统和环境间存在温度差而传 递的能量。 功 W：除热量外，以其他形式在系统与环 境之间传递的能量。 大学物理: dQ =dE +dA 缺点：物理测量未考虑；数学性质未区分。
内能＝内在动能＋内在势能
动能：分子(原子)振动能、平动能或转动能。 动能都是正的。 1.固态必有振动能，但无平动能； 2.液态必有振动能和平动能； 3.气态必有平动能，当分子由双原子及以上 组成时，才可能有转动能和振动能。 势能：结合能(即各种键的键能)，都是负的。 结论：动能：运动越剧烈，形式越多，动能越高；
材料物理化学
材料学院
课程简介－－重要、很难
课程地位：最重要的专业课之一 先修课程：高数、物理、大学化学 课程特点：理论性与实践性都很强
要求：概念、理解、交流

注重物理概念，搞清数学计算背后的含义


建立形象化的概念
记忆关键数据(为了深入认识概念) 掌握学习方法(概念的学习)
上课程序


V2 V2
理想气体非平衡过程功的计算
1.自由膨胀过程
W 0
2.等温恒外压过程
W pamb V2 V1
3.绝热非平衡过程(§2.5中介绍)
§2.3 两个气体实验
1. Joule实验－－pg真空膨胀
实验结果
1 水的温度不变，因此Q=0； 2 W=0，(真空膨胀)
结果推论
因为理想气体：1 pV＝nRT, 2 U=f (T)
所以 H=f (T)
2.焓变ΔH等于恒压过程热Qp
恒压过程特点： p=pamb=常数
Qp=Δ U－W=Δ U＋pΔV
=U2－U1＋p(V2－V1)=H2－H1=Δ H
§2.4 热容与热的计算 热容基本定义：
系统在不发生相变或化学反应，且不做非 体积功时，每升高1K所吸收的热量。符号 为C，数值为正，单位为JK-1。

势能：原子、分子结合越好，势能越低。 内能：固体<液体<气体；分子态<原子态
内能的数学性质(有全微分→足够好) 1内能是二元函数 U=U(T, V) U=U(T, p) U=U(p, V) U=U(S, V) 2内能函数的所有一阶偏导数连续(因此全微分存在)
U U dU dT dV T V V T
凝聚态的特点
它通常作为与气体“对立”的概念 体积小：Al
1:22700；H2O 1:1720
大气压影响通常可忽略(特别是固体) 体积功基本可忽略
理想气体平衡过程功的计算公式
1.恒温过程
2.恒压过程( p1=p2=pamb，记为p)
V2 V2 V1 V1
V2 nRT W pdV dV nRT ln V V1 V1 V1