热力学第一定律PPT课件
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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。
热力学第一定律ppt
热力学第一定律ppt引言热力学第一定律是热力学中的基本定律之一。
它表明了能量的守恒原理，也被称为能量守恒定律。
热力学第一定律对于理解能量转化和能量守恒的过程至关重要，应用广泛。
热力学第一定律的表述热力学第一定律可以用如下方式表述：在孤立系统中，能量的增量等于对外界做功和系统热量的和。
这个表述可以用以下数学公式表示：ΔE = Q - W其中，ΔE表示能量的增量，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做功。
能量转化示意图为了更好地理解热力学第一定律，我们可以通过一个能量转化示意图来说明。
能量转化示意图能量转化示意图在这个示意图中，输入的能量被系统吸收，一部分能量被转化为系统内能的增加（热量），一部分能量被系统用于对外做功。
根据热力学第一定律，系统吸收的热量和对外做的功加起来等于能量的增量。
热力学第一定律的应用热力学第一定律在工程和科学研究中有着广泛的应用。
以下是一些具体的应用：热力学循环分析热力学第一定律用于分析各种热力学循环，如卡诺循环和热力学循环。
通过应用热力学第一定律，我们可以确定循环中的能量转化效率、功率输出等参数。
能量守恒分析热力学第一定律可以应用于能量守恒的分析，例如分析能源系统中的能量损失和能量转化过程。
通过分析系统的能量转化过程，我们可以找出能量损失的原因，并采取措施来提高能源利用效率。
温度变化分析热力学第一定律可以用来分析物质的温度变化。
根据热力学第一定律，物质的内能增加会导致温度升高，而内能减少则会导致温度降低。
因此，可以通过热力学第一定律来研究物质的显热效应和隐热效应。
结论热力学第一定律是热力学中的基本定律之一，它表明了能量的守恒原理。
通过应用热力学第一定律，我们可以分析能量的转化过程，研究能源系统的能量损失和能量转化效率，并进一步提高能源利用效率。
热力学第一定律在工程和科学研究中有着广泛的应用，对于理解能量转化和能量守恒的过程起到了重要的作用。
人教版高中物理选修三3.2热力学第一定律 课件
瀑布上、下水潭的水温因瀑布的机械能转化成内能而相差多
少？水的比热容c为4.2 × 103J/（ · ℃）。
0.14
℃
课堂练习
4．奶牛的心脏停止跳动后，大约在1h内体温由37.0℃降低到
33.5℃。请你由此估算，在这种环境下饲养奶牛，要维持一
个体重400kg奶牛的内能不变，每天喂养奶牛的食物至少要能
）
A．减小20J
B．增大20J
C．减小220J
D．增大220J
课堂练习
1．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，同时汽
缸向外散热210J，汽缸里空气的内能改变了多少？
1110
J
课堂练习
2．如图，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大
气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温
即外界对气体做功
新知讲解
二、热力学第一定律的应用
运用热力学第一定律解决问题
1.根据符号法则写出各已知量
（、、Δ）的正、负。
2.根据方程Δ＝＋求出未知量。
3.再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况
或做功情况。
典例探究
例题2：一定量的气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收了
B
120J的热量，它的内能的变化可能（
热力学第一定
律
温故知新
改变内能的两种方式
做功
热传递
对内
对外
吸热
放热
（外界对物体
做功）
（物体对外界
做功）
（物体从外界
吸热）
（物体对外界
放热）
内能增加
内能减少
内能增加
内能减少
∆ =
∆ =
温故知新
少？水的比热容c为4.2 × 103J/（ · ℃）。
0.14
℃
课堂练习
4．奶牛的心脏停止跳动后，大约在1h内体温由37.0℃降低到
33.5℃。请你由此估算，在这种环境下饲养奶牛，要维持一
个体重400kg奶牛的内能不变，每天喂养奶牛的食物至少要能
）
A．减小20J
B．增大20J
C．减小220J
D．增大220J
课堂练习
1．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，同时汽
缸向外散热210J，汽缸里空气的内能改变了多少？
1110
J
课堂练习
2．如图，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大
气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温
即外界对气体做功
新知讲解
二、热力学第一定律的应用
运用热力学第一定律解决问题
1.根据符号法则写出各已知量
（、、Δ）的正、负。
2.根据方程Δ＝＋求出未知量。
3.再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况
或做功情况。
典例探究
例题2：一定量的气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收了
B
120J的热量，它的内能的变化可能（
热力学第一定
律
温故知新
改变内能的两种方式
做功
热传递
对内
对外
吸热
放热
（外界对物体
做功）
（物体对外界
做功）
（物体从外界
吸热）
（物体对外界
放热）
内能增加
内能减少
内能增加
内能减少
∆ =
∆ =
温故知新
哈工大工程热力学(2)热力学第一定律PPT课件
w (p 2 v 2 p 1 v 1 ) 1 2 (c 2 2 c 1 2 ) g (z 2 z 1 ) w sh
29
总功（Ｗtot）、膨胀功（Ｗ）、技术功 （Ｗt）和轴功（Ｗsh ）之间的区别和内在
联系
膨胀功、技术功、轴功孰大孰小取决于
1 2
(c22
c12
)
、g(z2z1) 、 (p2v2p1v2)
dm m 1m 2
根据热力学第一定律可知： 加入热力系的能量的总和 - 热力系输出的 能量的总和 =热力系总能量的增量
（ Q e 1 m 1 ） ( W t o t e 2 m 2 ) ( E d E ) E
7
微分式
Q d E ( e 2m 2 e 1m 1 ) W tot
4
二、热力学第一定律表达式
１. 一般热力系能量方程
热力学第一定律基本表达式
热力系总能量为E (图2-1a)。它是热力学 能(U)、宏观动能 (EK) 和重力位能 (EP) 的 总和：
EUEkEp
5
热力系如图2-1中虚线 所包围的体积所示
6
根据质量守恒定律可知 热力系质量的变化等于流进和流出质量的差
ep2
p2v2
h2
c22 2
gz2
e1
p1v1
u1
ek1
ep1
p1v1
h1
c12 2
gz1
最后得 q(h2 h1)12(c22 c12)g(z2 z1)wsh
23
适用条件：稳定流动开口系、任何工质、
任何过程 对流动工质, 焓可以理解为流体向下游传
送的热力学能和推动功之和
24
5、能量方程之间的内在联系、热变功的本质
第5章热力学第一定律
55
2) Clausius表述：不可能把热量从低温物体传向高 温物体，而不引起其变化．
注: 若外界有变化，热量可以从低温物体传向高 温物体
56
3) 两种表述的等效性
证明： Kelvin表述不成立
T1 Q
Clausius表述不成立
T1
Q2 +A
Q2
Q2 T2
57
A
T2
Q2
Clausius表述不成立
25
c) 等温过程 过程特点：dT = 0 或 PV=C
26
d) 绝热过程
过程特点
转化成对（P，V，T）的 约束方程—绝热过程方程
27
证明：
微分得
28
29
讨论： 过程曲线
过程方程的其它形式
30
绝热过程曲线比等温线陡
31
绝热过程的功
32
绝热过程内能的改变
?
绝热过程的热容量呢？
第 5 章 热力学定律
§5.1准静态过程 §5.2功、内能和热量 §5.3热力学第一定律 §5.4热力学第一定律的应用 §5.5循环过程和热机的效率 §5.6第二定律 §5.7可逆和不可逆过程 §5.8卡诺定理
1
§5.1 准静态过程
第4章从宏观和微观的角度研究了热力学系统 的状态 本章研究热力学系统状态的变化——过程
。。。。。
*
70
结论： 当原来可作功W的能量转变为不同热源的内能时，热源 的温度T越低，能量退化得越多。 若T=Tmin，即能量转变为最冷热源的内能时，能量W 将完全退化，完全不能用来 作功了。
71
2) 能量品质：机械能可以完全转化为功，但内能不能完 全转化为功，称机械能的品质高。
2) Clausius表述：不可能把热量从低温物体传向高 温物体，而不引起其变化．
注: 若外界有变化，热量可以从低温物体传向高 温物体
56
3) 两种表述的等效性
证明： Kelvin表述不成立
T1 Q
Clausius表述不成立
T1
Q2 +A
Q2
Q2 T2
57
A
T2
Q2
Clausius表述不成立
25
c) 等温过程 过程特点：dT = 0 或 PV=C
26
d) 绝热过程
过程特点
转化成对（P，V，T）的 约束方程—绝热过程方程
27
证明：
微分得
28
29
讨论： 过程曲线
过程方程的其它形式
30
绝热过程曲线比等温线陡
31
绝热过程的功
32
绝热过程内能的改变
?
绝热过程的热容量呢？
第 5 章 热力学定律
§5.1准静态过程 §5.2功、内能和热量 §5.3热力学第一定律 §5.4热力学第一定律的应用 §5.5循环过程和热机的效率 §5.6第二定律 §5.7可逆和不可逆过程 §5.8卡诺定理
1
§5.1 准静态过程
第4章从宏观和微观的角度研究了热力学系统 的状态 本章研究热力学系统状态的变化——过程
。。。。。
*
70
结论： 当原来可作功W的能量转变为不同热源的内能时，热源 的温度T越低，能量退化得越多。 若T=Tmin，即能量转变为最冷热源的内能时，能量W 将完全退化，完全不能用来 作功了。
71
2) 能量品质：机械能可以完全转化为功，但内能不能完 全转化为功，称机械能的品质高。
热力学第一定律 课件
分析：汽车发动机熄火后，汽车要克服阻力做功， 当所克服阻力做的功等于其熄火时的动能时，汽车 即停止运动。在这一过程中，汽车克服阻力做的功 要转变成地面、轮胎的内能，所以在这个过程中能 量还是守恒的，是机械能转变成内能了。
第一类永动机
概念：不需要动力或燃料，却能源源不断 对外做功的机器
结果：制造永动机的千万次努力都以 失败而告终
内能增加4.3×105J。在这一过程中，是气体对外做 功，还是外界对气体做功？做了多少功？
﹀ 解析：Q=+2.7×105J ΔU=+4.3×105J ΔU＝W + Q
得： W=1.6×105J ＞0
能量守恒定律
内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消
失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或 者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移 的过程中其总量保持不变.
热力学第一定律 能量守恒定律
ΔU 物体内能的增加量 W 外界对物体做的功
Q 物体吸收的热量
ΔU＝W + Q
一个热力学系统的内能增加量等于外界向 它传递的热量与外界对它所做的功的和，
这个关系叫做热力学第一定律.
思考与讨论：
一定量的气体，膨胀过程中是外界对气体做 功还是气体对外界做功？如果膨胀时做的功 是135J，同时向外放热85J，气体的内能变
读书P56，了解能量守恒定律的发现过程
能量守恒定律的重要性
<1>、是一个普遍适用的定律 <2>、将各种现象联系在一起 <3>、指导着人们的生产、科研 <4>、19世纪自然科学三大发现之一
例2：水平马路上行驶的汽车，在发动机熄火后，速度越 来越慢，最后停止。这一现象符合能的转化和守恒定律 吗？如果符合，汽车失去的动能变成了什么？
第一类永动机
概念：不需要动力或燃料，却能源源不断 对外做功的机器
结果：制造永动机的千万次努力都以 失败而告终
内能增加4.3×105J。在这一过程中，是气体对外做 功，还是外界对气体做功？做了多少功？
﹀ 解析：Q=+2.7×105J ΔU=+4.3×105J ΔU＝W + Q
得： W=1.6×105J ＞0
能量守恒定律
内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消
失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或 者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移 的过程中其总量保持不变.
热力学第一定律 能量守恒定律
ΔU 物体内能的增加量 W 外界对物体做的功
Q 物体吸收的热量
ΔU＝W + Q
一个热力学系统的内能增加量等于外界向 它传递的热量与外界对它所做的功的和，
这个关系叫做热力学第一定律.
思考与讨论：
一定量的气体，膨胀过程中是外界对气体做 功还是气体对外界做功？如果膨胀时做的功 是135J，同时向外放热85J，气体的内能变
读书P56，了解能量守恒定律的发现过程
能量守恒定律的重要性
<1>、是一个普遍适用的定律 <2>、将各种现象联系在一起 <3>、指导着人们的生产、科研 <4>、19世纪自然科学三大发现之一
例2：水平马路上行驶的汽车，在发动机熄火后，速度越 来越慢，最后停止。这一现象符合能的转化和守恒定律 吗？如果符合，汽车失去的动能变成了什么？
热力学第一定律PPT课件
解：
取杜瓦瓶及其中的物
质为系统，Q 0
例：绝热容器中盛有水，另有电源对浸于水中的电 热丝通电，见图。选取（1）水为系统；（2）水与 电热丝一起为系统，问 Q 0,Q 0,Q 0 ； W 0,W 0,W 0 解：
（1）取水为系统，则 系统边界是绝热壁及水 与电热丝交界处
Q 0, W 0
Qp ΔH
def
H U pV
dH dU d pV
dQp dH
不做非体积功时，恒压热等于系统焓的变化， 它只决定于系统的初终态
恒压过程的几点说明：
1 恒压过程只要求外压维持恒定，并且体系的初末 态压强等于外压，即可得到不做非体积功时，恒压 热等于焓变。
2 dQp dH 指的是一个微小恒压过程，并不是指 一个恒压过程中间的一个微元，因为实际过程的中
◆ 恒压(isobaric)过程——p1=p2 =p外 且p外维 持恒定
封闭系统 不做非体积功 恒压过程
Qp DU W DU p外(V2 V1 ) U2 U1 ( p2V2 p1V1 ) (U2 p2V2 ) (U1 p1V1 )
定义：焓 (enthalpy)H
DH DU D pV
（2）取水与电热丝一起为系统，则 Q 0, W 0
2.热力学第一定律(the first law of
thermodynamics)
W Q △U
U1
U2
△U = Q + W
以传热和做功的形式传递的能量，必定等于 系统热力学能的变化
△U = Q + W
◆ 一个过程的热和功 的代数和等于系统状态 函数U的变化，与途径 选择无关；
平衡体系的状态得以发生变化依赖环境的影 响，只有来自于体系外部的影响才能使处于平衡 态的体系发生变化。
取杜瓦瓶及其中的物
质为系统，Q 0
例：绝热容器中盛有水，另有电源对浸于水中的电 热丝通电，见图。选取（1）水为系统；（2）水与 电热丝一起为系统，问 Q 0,Q 0,Q 0 ； W 0,W 0,W 0 解：
（1）取水为系统，则 系统边界是绝热壁及水 与电热丝交界处
Q 0, W 0
Qp ΔH
def
H U pV
dH dU d pV
dQp dH
不做非体积功时，恒压热等于系统焓的变化， 它只决定于系统的初终态
恒压过程的几点说明：
1 恒压过程只要求外压维持恒定，并且体系的初末 态压强等于外压，即可得到不做非体积功时，恒压 热等于焓变。
2 dQp dH 指的是一个微小恒压过程，并不是指 一个恒压过程中间的一个微元，因为实际过程的中
◆ 恒压(isobaric)过程——p1=p2 =p外 且p外维 持恒定
封闭系统 不做非体积功 恒压过程
Qp DU W DU p外(V2 V1 ) U2 U1 ( p2V2 p1V1 ) (U2 p2V2 ) (U1 p1V1 )
定义：焓 (enthalpy)H
DH DU D pV
（2）取水与电热丝一起为系统，则 Q 0, W 0
2.热力学第一定律(the first law of
thermodynamics)
W Q △U
U1
U2
△U = Q + W
以传热和做功的形式传递的能量，必定等于 系统热力学能的变化
△U = Q + W
◆ 一个过程的热和功 的代数和等于系统状态 函数U的变化，与途径 选择无关；
平衡体系的状态得以发生变化依赖环境的影 响，只有来自于体系外部的影响才能使处于平衡 态的体系发生变化。
热力学第一定律 ppt课件
有用功(此即著名的卡诺定理),且该热机效率与工作物
热力学第一定律
9
质无关,仅与热源温度有关,从而为热机的研究工作确定了
3.2.1热机
热机是指把持续将热转化为功的机械装置,热机中应用 最为广泛的是蒸汽机。一个热机至少应包含以下三个组成 部分:循环工作物质;两个或两个以上的温度不同的热源,使 工作物质从高温热源吸热,向低温热源放热;对外做功的机 置。热机的简化工作原理图如图1所示。
人们一直在为提高热机的效率而努力,在摸索中对蒸汽 机等热机的结构不断进行各种尝试和改进,尽量减少漏气、 散热和摩擦等因素的影响,但热机效率的提高依旧很微弱。 这就不由得让人们产生疑问:提高热机效率的关键是什么? 热机效率的提高有没有一个限度?
1824年法国青年工程师卡诺分析了各种热机的设计方 案和基本结构,根据热机的基本工作过程,研究了一种理想 热机的效率,这种热机确定了我们能将吸收的热量最大限 度地用来对外做
热力学第一定律
5
2.2数学表达式 2.2.1内能定理
将能量守恒与转换定律应用于热效应就是热力学 第一定律，但是能量守恒与转化定律仅是一种思想， 它的发展应借助于数学。马克思讲过，一门科学只 有达到了能成功地运用数学时，才算真正发展了。 另外，数学还可给人以公理化方法，即选用少数概 念和不证自明的命题作为公理，以此为出发点，层 层推论，建成一个严密的体系。热力学也理应这样 的发展起来。所以下一步应该建立热力学第一定律 的数学表达式。第一定律描述功与热量之间的相互 转化，功和热量都不是系统状态的函数，我们应该 找到一个量纲也是能量的，与系统状态有关的函数 热（力学第即一定律态函数），把它与功和6 热量联系起来，由此说
热力学第同一定律数量上不同比例的配合,与我3 国的五行说十分相似。但是人
热力学第一定律PPT课件
• ②如果放出热量Ｑ，它的内能如何变化？ 变化了多少？
• 如果外界既没有对物体做功，物体也没 有对外界做功，那么物体吸收了多少热 量，它的内能就增加多少，物体放出了 多少热量，它的内能就减少多少.
.
8
3.如果物体在跟外界同时发生做功和热传 递的过程中，内能的变化ΔU与热量Ｑ及 做的功Ｗ之间又有什么关系呢？
②如果气体吸收的热量仍为2.6×105J不变， 但是内能只增加了1.6×105J，这一过程做功情 况怎样？
解：①根据ΔU = W + Q 得
W解=：Δ②U 同－理Q可=得4.2：×W10＇5=JΔ－U ＇－2.6Q×1＇=051J=.61×.61×051J0－5J
W2.为6×正10值= －外界1.0对×气10体5J做W功为，负做值了，1.6说×明10气5J 体的对功外。
对外
（物体对外 界做功）
吸热
（物体从外 界吸热）
放热
（物体对外 界放热）
内能增加 内能减少 内能增加
.
内能减少
6
既然做功和热传递都可以改变物体的内能，那么，功、 热量跟内能的改变之间一定有某种联系，我们就来研究 这个问题.
• 1.一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热 量，那么：
• ①如果外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？ 变化了多少？
分子力作功,所以分子有势能.
• 分子的势能与物体的体积变化有关.
• 内能 物体中所有分子动能和势能的总和叫物体的内能
• 由于分子的动能跟温度有关,分子的势能跟体积有关,因此, 物体的内能跟温度和体积都有关.
• 温度高内能大,体积变化内能变化.
.
5
四.热力学第一定律
改变内能的两种方式
做功
• 如果外界既没有对物体做功，物体也没 有对外界做功，那么物体吸收了多少热 量，它的内能就增加多少，物体放出了 多少热量，它的内能就减少多少.
.
8
3.如果物体在跟外界同时发生做功和热传 递的过程中，内能的变化ΔU与热量Ｑ及 做的功Ｗ之间又有什么关系呢？
②如果气体吸收的热量仍为2.6×105J不变， 但是内能只增加了1.6×105J，这一过程做功情 况怎样？
解：①根据ΔU = W + Q 得
W解=：Δ②U 同－理Q可=得4.2：×W10＇5=JΔ－U ＇－2.6Q×1＇=051J=.61×.61×051J0－5J
W2.为6×正10值= －外界1.0对×气10体5J做W功为，负做值了，1.6说×明10气5J 体的对功外。
对外
（物体对外 界做功）
吸热
（物体从外 界吸热）
放热
（物体对外 界放热）
内能增加 内能减少 内能增加
.
内能减少
6
既然做功和热传递都可以改变物体的内能，那么，功、 热量跟内能的改变之间一定有某种联系，我们就来研究 这个问题.
• 1.一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热 量，那么：
• ①如果外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？ 变化了多少？
分子力作功,所以分子有势能.
• 分子的势能与物体的体积变化有关.
• 内能 物体中所有分子动能和势能的总和叫物体的内能
• 由于分子的动能跟温度有关,分子的势能跟体积有关,因此, 物体的内能跟温度和体积都有关.
• 温度高内能大,体积变化内能变化.
.
5
四.热力学第一定律
改变内能的两种方式
做功
ppt热力学第一定律
dH d(U pV ) dU pdV Vdp
系统由始态到末态旳焓变
H U ( pV )4. Q来自 U ，Qp H 两关系式旳意义
特定条件下，不同途径旳热已经分别与过 程旳热力学能变、焓变相等，故不同途径旳恒 容热相等，不同途径旳恒压热相等，而不再与 途径有关。
把特殊过程旳过程量和状态量联络起来。
状态函数旳特征可描述为：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旳性质。
（2） 广度量和强度量 用宏观可测性质来描述系统旳热力学状态，
故这些性质又称为热力学变量。可分为两类：
广度性质（extensive properties）又称为容量性 质，它旳数值与系统旳物质旳量成正比，如体积、 质量、熵等。这种性质有加和性。
系统始态为a压力为pa；末态为z压力为pz，
pz＝1/5pa 。
可逆过程系统对环境做最大功（相反过 程环境对系统作最小功）。
3.理想气体恒温可逆过程
可逆过程,外压和内压相差无穷小
δWr
pdV ,Wr
V2 V1
pdV
理想气体恒温膨胀,则
Wr
nRT
V2 V1
dV V
nRTlnV2 V1
物理化学
第二章 热力学第一定律
The First Law of Thermodynamics
学习要求：
了解热力学基本概念、热力学能和焓旳定 义；掌握热力学第一定律旳文字表述及数 学表述。 了解热与功旳概念并掌握其正、负号旳要 求；掌握体积功计算，同步了解可逆过程 旳意义特点。 要点掌握利用热力学数据计算在单纯pVT 变化、相变化、化学变化过程中系统旳热 力学能变、焓变以及过程热和体积功。
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物 理 化 学
主讲： 化学学院 周建敏 祝大家学习愉快，天天进步！ 联系电话:
短号：69779 办电：2923571 宅电：2981088
mmczjm@ 530018104
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2019/1/30
热力学第一定律
2019/1/30
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⑵状态函数的分类
强度性质的数值取决于系统本身的特性与系统中所 含物质的量无关，无加和性 ( 如 Vm， ,P,T ,Cm,粘度,折射率, 等) 广度性质的数值与系统中所含物质的量成正比， 有加和性(如n,V,U,H…C…等)
两者的关系：
一种广度性质 V m 强度性质， 如Vm ， 等 另一种广度性质 n V
X X dX dy dx x y y x
2019/1/30
V= f（T，P）
V V dV dT dP T P P T
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§2.1-2、状态与状态函数
2019/1/30 祝大家学习愉快，天天进步！
§2.1-3过程和途径
过程：系统从某一状态变化到另一状态的经历。
途径：实现过程的具体步骤。
或：始态 终态 系统所经历过程的总和
途径I C
始态A 终态Y B 途径II 物理化学中按照系统内部物质变化的类型，将过程分 为单纯的PVT变化、相变化、化学变化三类。
开，相互间可以有物质或能量的交换。 ②系统与环境的划分不是固定不变的。
2019/1/30
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§2.1-1.系统和环境
系统的种类：隔离系统（孤立）、 封闭系统、 敞开系统
无物质交换、 无能量交换
无物质交换、 有能量交换 有物质交换、 有能量交换
隔离系统的例：一 个完ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的热水瓶： 既不传热,也无体积 功与非体积功的交 换,且无物质交换.
物 理 化 学
/jingpin/wlhx/index.htm
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物理化学电子教案—第二章
ΔU = Q +W
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第二章热力学第一定律
质是状态的单值函数。
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§2.1-2、状态与状态函数
状态函数：系统的宏观性质（又叫热力学性质）称
为系统的状态函数 。如P，V，T，U，S，A，G等
均称为系统的状态函数。
那么描述一个系统的状态是否需要将系统所有
的状态函数都罗列出来呢? 不用。 因为状态函数间是相互关联的。
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§2.1-2、状态与状态函数
（3）平衡态 平衡态：系统中各个相的热力学性质不随时间而改变， 且系统与环境隔离后，系统的性质仍不改变的状态。 满足热力学平衡的条件： ①系统内部处于热平衡：即系统有单一的温度； ②系统内部处于力平衡：即系统有单一的压力； ③系统内部处于相平衡：即系统内宏观上没有任何一 种物质从一个相到另一个相。 ④系统内部处于化学平衡：即宏观上系统内的化学反 应已经停止。 总之，当系统的温度、压力及各个相中各个组分的 物质的量均不随时间变化时的状态，即为平衡态。
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§2.1-2、状态与状态函数
状态函数的特征： ① 状态一定，状态函数的值一定。状态变化，状态函 数的变化值只取决于始、末态，与变化的途径无关。 X =X2 – X1 状态函数法
状态一定,值一定,殊途同归变化等,周而复始变化零
②状态函数的微分为全微分，全微分的积分与积分 途径无关。或：全微分循环积分其值为零。 X=f(x,y)
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§2.1基本概念及术语
1、系统和环境 2、状态与状态函数 3、过程和途径
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§2.1-1.系统和环境
系统: 热力学把作为研究对象的那部分物质称。 环境: 系统以外与系统有关的那部分物质，又称外界。
注：①系统与环境间有界面(假想的或真实的)分
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封闭系统的例：一个 不保温的热水瓶：传 热但无物质交换；一 个汽缸:有功的交换, 但无物质交换.
祝大家学习愉快，天天进步！
敞开系统的例：一 个打开塞子的热水 瓶：既有能量交换 ，又有物质交换。
§2.1-2、状态与状态函数
（1）状态与状态函数 状态：系统的状态是其所有宏观性质， p,V,T,U,H,S,A,G 的综合表现。系统的状态与宏观性质 是一一对应的关系。 当系统的状态确定后，系统的宏观性质就有确定的 数值。与达到此状态的经历无关。即系统的宏观性
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§2.1-2、状态与状态函数
对一定量的纯物质的单相系统 只需2个独立的状 态函数就可描述系统的状态。 若对一定量的纯物质的单相系统 ，已知系统的 性质为 x 与 y ，则系统任一其它性质 X 是这两个 变量的函数，即：
X f ( x , y)
V=f (T, p)
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§2.1-3过程和途径
几种主要的p,V,T变化过程 (i） 定温过程 T1 = T2 ＝T环境 始态1 终态2
(ⅱ) 定压过程
p1＝p2＝p环境
图1-1气体向真空膨胀 （自由膨胀）
（ⅲ）定容过程 V1=V2 （iv ）绝热过程 Q＝0
气体 真空
（v）循环过程 所有状态函数改变量为零 (vi) 对抗恒定外压过程 pamb＝常数。
(vii)自由膨胀过程(向真空膨胀过程)。Pamb=0
2.1基本概念及术语 2.2热力学第一定律 2.3恒容热、恒压热及焓 2.4摩尔热容 2.5相变焓 2.7.化学反应焓 2.8标准摩尔反应焓的计算 2.10可逆过程与可逆体积功 2.11节流膨胀与焦耳-汤姆逊实验
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第二章热力学第一定律
基本定律 热力学第一定律 热力学第二定律 溶液 热力学 相平衡 应用 化学平衡 电化学 表面 胶体
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⑵状态函数的分类
强度性质的数值取决于系统本身的特性与系统中所 含物质的量无关，无加和性 ( 如 Vm， ,P,T ,Cm,粘度,折射率, 等) 广度性质的数值与系统中所含物质的量成正比， 有加和性(如n,V,U,H…C…等)
两者的关系：
一种广度性质 V m 强度性质， 如Vm ， 等 另一种广度性质 n V
X X dX dy dx x y y x
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V= f（T，P）
V V dV dT dP T P P T
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§2.1-2、状态与状态函数
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§2.1-3过程和途径
过程：系统从某一状态变化到另一状态的经历。
途径：实现过程的具体步骤。
或：始态 终态 系统所经历过程的总和
途径I C
始态A 终态Y B 途径II 物理化学中按照系统内部物质变化的类型，将过程分 为单纯的PVT变化、相变化、化学变化三类。
开，相互间可以有物质或能量的交换。 ②系统与环境的划分不是固定不变的。
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系统的种类：隔离系统（孤立）、 封闭系统、 敞开系统
无物质交换、 无能量交换
无物质交换、 有能量交换 有物质交换、 有能量交换
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ΔU = Q +W
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第二章热力学第一定律
质是状态的单值函数。
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§2.1-2、状态与状态函数
状态函数：系统的宏观性质（又叫热力学性质）称
为系统的状态函数 。如P，V，T，U，S，A，G等
均称为系统的状态函数。
那么描述一个系统的状态是否需要将系统所有
的状态函数都罗列出来呢? 不用。 因为状态函数间是相互关联的。
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（3）平衡态 平衡态：系统中各个相的热力学性质不随时间而改变， 且系统与环境隔离后，系统的性质仍不改变的状态。 满足热力学平衡的条件： ①系统内部处于热平衡：即系统有单一的温度； ②系统内部处于力平衡：即系统有单一的压力； ③系统内部处于相平衡：即系统内宏观上没有任何一 种物质从一个相到另一个相。 ④系统内部处于化学平衡：即宏观上系统内的化学反 应已经停止。 总之，当系统的温度、压力及各个相中各个组分的 物质的量均不随时间变化时的状态，即为平衡态。
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§2.1-2、状态与状态函数
状态函数的特征： ① 状态一定，状态函数的值一定。状态变化，状态函 数的变化值只取决于始、末态，与变化的途径无关。 X =X2 – X1 状态函数法
状态一定,值一定,殊途同归变化等,周而复始变化零
②状态函数的微分为全微分，全微分的积分与积分 途径无关。或：全微分循环积分其值为零。 X=f(x,y)
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§2.1基本概念及术语
1、系统和环境 2、状态与状态函数 3、过程和途径
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§2.1-1.系统和环境
系统: 热力学把作为研究对象的那部分物质称。 环境: 系统以外与系统有关的那部分物质，又称外界。
注：①系统与环境间有界面(假想的或真实的)分
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封闭系统的例：一个 不保温的热水瓶：传 热但无物质交换；一 个汽缸:有功的交换, 但无物质交换.
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敞开系统的例：一 个打开塞子的热水 瓶：既有能量交换 ，又有物质交换。
§2.1-2、状态与状态函数
（1）状态与状态函数 状态：系统的状态是其所有宏观性质， p,V,T,U,H,S,A,G 的综合表现。系统的状态与宏观性质 是一一对应的关系。 当系统的状态确定后，系统的宏观性质就有确定的 数值。与达到此状态的经历无关。即系统的宏观性
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§2.1-2、状态与状态函数
对一定量的纯物质的单相系统 只需2个独立的状 态函数就可描述系统的状态。 若对一定量的纯物质的单相系统 ，已知系统的 性质为 x 与 y ，则系统任一其它性质 X 是这两个 变量的函数，即：
X f ( x , y)
V=f (T, p)
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§2.1-3过程和途径
几种主要的p,V,T变化过程 (i） 定温过程 T1 = T2 ＝T环境 始态1 终态2
(ⅱ) 定压过程
p1＝p2＝p环境
图1-1气体向真空膨胀 （自由膨胀）
（ⅲ）定容过程 V1=V2 （iv ）绝热过程 Q＝0
气体 真空
（v）循环过程 所有状态函数改变量为零 (vi) 对抗恒定外压过程 pamb＝常数。
(vii)自由膨胀过程(向真空膨胀过程)。Pamb=0
2.1基本概念及术语 2.2热力学第一定律 2.3恒容热、恒压热及焓 2.4摩尔热容 2.5相变焓 2.7.化学反应焓 2.8标准摩尔反应焓的计算 2.10可逆过程与可逆体积功 2.11节流膨胀与焦耳-汤姆逊实验
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第二章热力学第一定律
基本定律 热力学第一定律 热力学第二定律 溶液 热力学 相平衡 应用 化学平衡 电化学 表面 胶体