14-8 热力学
热力学答案
一、名词解释1过程：热力系从一个状态变化到另一个状态时所经历的全部状态的集合。
2循环：热力系统(工质)经过一系列变化回到初态，这一系列变化过程称为热力循环，简称循环。
3稳定状态：状态参数不随时间变化的状态称为稳定状态。
4热力学第零定律：如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则这两个系统彼此必然处于热平衡。
5内能：指组成热力系的大量微观粒子本身所具有的能量，用u表示。
6开口系统：与外界有物质交换的系统称为开口系。
7平衡状态：在不受外界影响(重力场除外)的条件下，如果系统的状态参数不随时间变化，则该系统所处的状态称为平衡状态。
8可逆过程：系统经历某一过程后，如令过程逆行而能使系统与外界同时恢复到初始状态，而不留下任何痕迹，则此过程为可逆过程。
9卡诺定律：在两个不同温度的恒温热源之间工作的所有热机中，以可逆热机的效率为最高。
(1)在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切可逆机，热效率相等，与其工质无关。
(2)在相同的高温热源和低温热源之间工作的一切不可逆机，其热效率低于可逆机的热效率。
10基本状态参数：描述系统所处状态的一些宏观物理量称为状态参数；热工学中状态参数有六种，即压力、比容、温度、内能、熵、焓，其中压力、比容、和温度是三个可以直接测量而且又常用的状态参数，称为基本状态参数。
11理想气体：凡遵循克拉贝隆状态方程的气体(分子之间无作用力，分子本身不占容积)称为理想气体。
12稳定温度场：换热系统中空间各点温度场分布不随时间变化的场。
*13制冷：用人为的方法将物体或空间冷却，并使之低于环境温度，并维持这个低温的过程。
*14传热过程：热量从间壁一侧的热流体通过间壁传给另一侧的冷流体，这种热量传递的过程称为传热过程。
二、判断判断命题是否正确并简要说明理由1.稳定流动热力系必为平衡热力系(×) 平衡热力系各状态参数值是确定的，且不随时间变化。
稳定不一定平衡，系统可能有内外势差存在。
2.两种相对湿度相同的湿空气，温度高者其吸收水分能力强。
14-可逆过程与可逆功
3 W U nCV ,m (T2 T1 ) 1.00 8.314 (118 298 ) 2.24 KJ 2
' e,1 " "
p (V V )
' ' "
p1 (V1 V )
'
整个过程所作的功为三步加和。
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功与过程
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功与过程
3.可逆压缩 如果将蒸发掉的水气慢慢在杯中凝聚，使压力缓 慢增加，恢复到原状，所作的功为：
Hale Waihona Puke W pi dV上一内容
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功与过程
2.多次等外压压缩 第一步：用 p" 的压力将体系从 V2 压缩到V " ； 第二步：用 p' 的压力将体系从V " 压缩到V ' ； 第三步：用 p1 的压力将体系从 V ' 压缩到 V1 。
W p (V V2 )
V2 0.0248 Wr nRT ln 2.0 8.314 298ln V1 0.10 6.9110 J
3
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例题：
• 2、1.00mol某单原子理想气体在298K,1.00×１０３ KPa下可逆绝热膨胀到最终状态压力为100KPa,求算 终态体积、终态温度及所做的功。 1 1 1.67 1 解： T2 ( P2 ) 0.401 T1 P1 1.67
热力学基本关系式
K S kT V S P V V P T P
K T k S P
T S P
V T V P P V T V
T
P V
S T S T P T P C P
S T S C V T V T V 可见 K S K T ，由实验测量得到的 （与教材 P 13 ~ 14 推导进行比较）
UFTSFTF TV
U V T V F T T T 2 F V P T T V F T V P T T P V
H T V V P T TP
HGTSGTG Tp
(教 P 5 材 公 24 式 2)1
U F p V S V T
H p
S
G p
T
V
F G S T V T p
第12页，本讲稿共62页
13
4.5Maxwell关系式
设函数z的独立变量为x、y， 则z具有全微分性质
z z(x, y)
dz(xz)ydx(yz)xdy MdxNdy
M (y)x
2z, xy
TT2P2V
对理想气体： CP CV 0
P T V T
即理想气体的热容温只度是的单值函数。
第29页，本讲稿共62页
30
4.7.7 恒温时热容与压力、体积的关系
对凝聚相而V言 V： VTP
(3)dF SdT pdV (4)dG SdT Vdp
吉布斯基本公式的适用条件：
（1）组成不变的封闭系统（双变量系统）无有效功的可逆、不可逆过程均可 适用。因为对双变量系统而言，上面四个式子的微分是全微分，与路径无关， 可逆不可逆一样。
（2）组成可变的封闭系统无有效功的可逆过程，如复杂物理变化（相
B
dG SdT VdP dA BdnB B
14-4 循环过程 卡诺循环
η = 48% η = 25%
柴油机 蒸汽机
η = 37% η = 8%
人们一直在为提高热机的效率而努力， 人们一直在为提高热机的效率而努力，从理论 上研究热机效率问题。这样， 上研究热机效率问题。这样，一方面指明了提高效 率的方向，另一方面也推动了热学理论的发展。 率的方向，另一方面也推动了热学理论的发展。
第十四章 热力学基础
14-4 循环过程 卡诺循环 14-
热机 ：持续地将热量转变为功的机器 。 热机发展简介 1698年萨维利和 年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸汽机 年纽可门先后发明了蒸汽机 年萨维利和 年纽可门先后发明了 当时蒸汽机的效率极低。 ，当时蒸汽机的效率极低。1765年瓦特进行了重大改进 年瓦特进行了重大改进 大大提高了效率。 ，大大提高了效率。 各种热机的效率 液体燃料火箭 汽油机
Q2
V
低温热源 T2
Q2 T2 e= = Q1 − Q2 T1 − T2
第十四章 热力学基础 讨 论 图中两卡诺循环
14-4 循环过程 卡诺循环 14-
η1 = η2 吗 ？
p
T1
p
T1
W 1
W1 > W2
T3
W1
W1 = W2
W2
T2
W2
T2
o
V
o
V
η1 = η2
η1 < η2
第十四章 热力学基础
V1
V4 V
C p,m = CV ,m + R
W = ( p 2 − p1)(V 4 −V 1) = p1V1 = RT 1 RT1 Q 1− Q 2 = W = η= = 15.3% Q1 Q 1 T1 (3CV ,m + 2 R )
物理化学 教学大纲
物理化学教学大纲绪论（1学时）第一章热力学第一定律（11学时）§1. 热力学概述§2.热力学基本概念§3.热量定律§4.热力学第一定律§5.第一定律对理想气体体系的应用§6.第一定律对实际气体的应用§7. 第一定律对化学反应的应用----热化学第二章热力学第二定律（14学时）§1.卡诺循环§2. 热力学第二定律的经典表述§3. 熵的概念、第二定律的表达式§4.熵变的计算§5.熵的物理意义§6.亥姆霍兹自由能与吉布斯自由能§7. 热力学基本关系式§8.ΔG的求算第三章溶液-多组分体系热力学（8学时）§1. 偏摩尔量与化学势§2. 混合气体中各组分的化学势§3. 稀溶液中的两个经验定律§4. 稀溶液中各组分的化学势§5. 稀溶液的依数性质第四章相平衡（10学时）§1.基本概念§2.相律§3.单组分体系§4.纯物质相变热与温度的关系§5.蒸气压与外压的关系§6.二级相变§7.二组分体系第五章化学平衡（6学时）§1. 化学反应的方向与限度§2. 平衡常数的测定与平衡常数及其求算§3. 各类反应体系的平衡常数及其求算§4. 温度对平衡常数的影响§5. 其它因素对化学平衡的影响§6. 同时平衡第六章化学动力学基础（14学时）§1. 基本概念§2. 浓度对反应速率的影响、反应级数§3. 温度对反应速率的影响§4. 基元反应速率理论----碰撞理论、过渡态理论、单分子反应理论§5. 典型复杂反应动力学§6. 链反应§7. 催化反应§8. 光化学反应§9. 溶液中的反应§10. 分子反应动态学第七章电化学（14学时）§1. 离子的迁移§2. 电导§3. 离子的活度§4. 强电解质溶液理论Debye-Huchel公式§5. 可逆电池、可逆电极§6. 可逆电池热力学§7. 电极电势、电池电动势§8. 液接电势和浓差电势§9. 电解与极化作用§10. 金属的腐蚀与防腐§11. 化学电源简介第八章表面物理化学（6学时）§1. 表面张力、表面自由能§2. 液体压力与表面曲率的关系§3. 吸附§4. 表面活性剂及其应用§5. L-B膜与自组装膜第九章胶体与大分子溶液（6学时）§1. 溶胶的制备与净化§2. 溶胶的动力性质及光学性质§3. 溶胶的电学性质§4. 溶胶的聚沉与稳定性§5. 大分子溶液的性质第十章统计热力学（10学时）§1. 引言§2. 波兹曼分布定律§3. 最可几分布与平衡分布§4.配分函数§5. 各配分函数的计算§6. 配分函数对热力学函数的贡献§7. 单粒子的分子配分函数及求算。
热力学统计物理
《热力学统计物理》复习资料热力学部分第一章 热力学的基本定律基本概念：平衡态，热力学参量，热平衡定律，温度，三个实验系数（、、），转换关系，物态方程，功及其计算，热力学第一定律（数学表述式），热容量（C 、C V 、C P 的概念及定义），理想气体的内能，焦耳定律，绝热过程特征，热力学第二定律（文学表述、数学表述），克劳修斯不等式，热力学基本微分方程表述式，理想气体的熵，熵增加原理及应用。
综合计算：利用实验系数的任意二个求物态方程，熵增（S ）计算。
第二章 均匀物质的热力学性质基本概念：焓H ，自由能F ，吉布斯函数（自由焓）G 的定义，全微分式，热力学函数的偏导数关系、麦克斯韦关系及应用，能态公式，焓态公式，节流过程的物理性质，焦汤系数定义及热容量（C P ）的关系，绝热膨胀过程及性质、特性函数F 、G ，辐射场的物态方程，内能、熵，吉布函数的性质、辐射通量密度的概念。
综合运用：重要热力学关系式的证明，由特性函数F 、G 求其它热力学函数（如S 、U 、物态方程）。
第三章、第四章 单元及多元系的相变理论该两章主要是掌握物理基本概念：热动平衡判据（S 、F 、G 判据），单元复相系平衡条件，复相多元系的平衡条件，多元系的热力学函数及热力学方程，相变的分类、一级与二级相变的特点及相平衡曲线斜率的推导、吉布斯相律，单相化学反应的化学平衡条件，热力学第三定律的标准表述，绝对熵的概念。
统计物理部分第六章 近独立粒子的最概然分布基本概念：能级的简并度，μ空间，运动状态代表点，三维自由粒子的μ空间，德布罗意关系（=，=），相格，量子态数、等概率原理，对应于某种分布的玻尔兹曼系统，玻色系统，费米系统的微观态数（热力学概率）的计算公式，最概然分布，玻尔兹曼分布律（），配分函数（），用配分函数表示的玻尔兹曼分布（），f s ，P λ， P s的概念，经典配分函数（），麦克斯韦速度分布律。
综合运用：能计算在体积V 内，在动量范围p —p+dp 内，或能量范围+d ε内，粒子的量子态数；了解运用最可几方法推导三种分布。
工程热力学的公式大全
工程热力学的公式大全1.热力学第一定律：ΔU=Q-W其中，ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统所吸收的热量，W表示系统所做的功。
2.理想气体状态方程：PV=nRT其中，P表示气体的压力，V表示气体的体积，n表示气体的物质的分子数，R表示气体常数，T表示气体的温度。
3.等温过程：Q=W在等温过程中，系统所吸收的热量等于所做的功。
4.绝热过程：P1V1^γ=P2V2^γ在绝热过程中，气体的压强与体积之积的γ次方是一个常数，γ为气体的绝热指数。
5.等容过程：ΔU=Qv在等容过程中，系统内能的变化等于吸收的热量。
6.等压过程：Q=ΔH在等压过程中，系统所吸收的热量等于焓的变化。
7.等焓过程：ΔH=Qp在等焓过程中，焓的变化等于吸收的热量。
8.热机效率：η=1-，Qc，/，Qh热机效率表示热机从高温热源吸收的热量减去放出的低温热量占高温热量的比例。
9.士温定理：η=1-(Tc/Th)士温定理是热力学第二定律的一种表述，表示热机效率与高温热源温度和低温热源温度的比值有关。
10.开尔文恒等式：η=1-(Tc/Th)=1-(，Qc，/，Qh，)开尔文恒等式是士温定理的另一种形式，表示任何热机的效率都不可能达到100%。
11.准静态过程：ΔS=∫(dQ/T)准静态过程中，系统的熵变等于系统吸收的微小热量除以系统的温度积分得到。
12.绝热可逆过程：ΔS=0在绝热可逆过程中，系统的熵不发生变化。
13.熵的增加原理：ΔS总=ΔS系统+ΔS环境≥0根据熵的增加原理，系统与环境的熵的变化之和大于等于0。
14.卡诺循环效率：η=1-(Tc/Th)卡诺循环是理想热机，其效率由高温热源温度和低温热源温度决定。
15.等温膨胀系数：β=(1/V)*(∂V/∂T)p等温膨胀系数表示单位温度升高时体积的变化与体积的比值。
16.等压热容量：Cp=(∂Q/∂T)p等压热容量表示在等压条件下单位温度升高吸收的热量与温度的比值。
17.等容热容量：Cv=(∂Q/∂T)v等容热容量表示在等容条件下单位温度升高吸收的热量与温度的比值。
热力学与统计物理期末题库
热力学与统计物理期末习题一、简答题1.什么是孤立系？什么是热力学平衡态？2.请写出熵增加原理？并写出熵增加原理的数学表达式？3.说明在S ，V 不变的情形下，平衡态的U 最小。
4.试解释关系式 ∑∑+=l l l l l l da d a dU εε 的物理意义？5.什么是玻色－爱因斯坦凝聚，理想玻色气体出现凝聚体的条件是什么？6.什么是热力学系统的强度量？什么是广延量？7.什么是热动平衡的熵判据？什么是等概率原理？请写出单元复相系的平衡条件。
8.写出吉布斯相律，并判断盐的水溶液的最大自由度数。
9.写出玻耳兹曼关系，并说明熵的统计意义。
10.请分别写出正则分布的量子表达式和经典表达式？11.简述卡诺定理及其推论。
12.什么是特性函数？若自由能F为特性函数，其自然变量是什么？13.说明一般情况下，不考虑电子对气体热容量贡献的原因。
14.写出热力学第二定律的数学表述，并简述其物理意义。
15.试讨论分布与微观状态之间的关系？16.请写出麦克斯韦关系。
17.什么是统计系综？18.利用能量均分定理，写出N个CO分子理想气体的内能与热容量（不考虑振动），并简要说明在常温范围，振动自由度对热容量贡献接近于零的原因。
19.简述经典统计理论在理想气体中遇到的困难。
20.理想玻色气体出现凝聚体的条件是什么？凝聚体有哪些性质？21.试给出热力学第一定律的语言描述和数学描述。
22.试给出热力学第二定律的语言描述和数学描述。
二、填空题1.均匀系统中与系统的质量或物质的量成正比的热力学量，称为 。
2.在等温等容过程中，系统的自由能永不 。
(填增加、减少或不变)3.体在节流过程前后，气体的 不变；理想气体经一节流过程，其焦汤系数=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Hp T 。
4.一级相变的特点是 。
5.在满足经典极限条件1>>αe 时，玻色系统、费米系统以及玻耳兹曼系统的微观状态数满足关系 。
6.玻尔兹曼分布的热力学系统的内能U 的统计表达式是 。
8热力学
习题及参考答案第八章 热力学 参考答案思考题8-1 “功、热量和内能都是系统状态的单值函数”这种说法对吗?如有错请改正。
8-2 质量为M 的氦气(视为理想气体)，由同一初态经历下列两种过程：(1)等体过程；(2)等压过程。
温度升高了ΔT ，要比较这两种过程中气体内能的改变，有一种解答如下：(1) 等体过程T C ME V V ∆∆μ= (2) 等压过程T C ME p p ∆∆μ=∵V p C C ，∴Vp E E ∆∆以上解答是否正确？如有错误请改正。
8-3 摩尔数相同的氦气和氮气(视为理想气体)，从相同的初状态(即p 、V 、T 相同)开始作等压膨胀到同一末状态，下列有关说法有无错误？如有错误请改正。
（1）对外所作的功相同； （2）从外界吸收的热量相同； （3）气体分子平均速率的增量相同。
8-4 一定量的理想气体，从p-V 图上同一初态A 开始，分别经历三种不同的过程过渡到不同的末态，但末态的温度相同，如图所示，其中A →C 是绝热过程，问：(1)在A →B 过程中气体是吸热还是放热？为什么？ (2)在A →D 过程中气体是吸热还是放热?为什么?8-5 在下列理想气体各种过程中，哪些过程可能发生？哪些过程不可能发生？为什么？(1)等体加热时，内能减少，同时压强升高； (2)等温压缩时，压强升高，同时吸热； (3)等压压缩时，内能增加，同时吸热； (4)绝热压缩时，压强升高，同时内能增加。
8-6 甲说：“系统经过一个正的卡诺循环后，系统本身没有任何变化。
”乙说：“系统经过一个正的卡诺循环后，不但系统本身没有任何变化，而且外界也没有任何变化。
”甲和乙谁的说法正确？为什么？8-7 从理论上讲，提高卡诺热机的效率有哪些途径？在实际中采用什么办法? 8-8 关于热力学第二定律，下列说法如有错误请改正： (1)热量不能从低温物体传向高温物体；(2)功可以全部转变为热量，但热量不能全部转变为功。
8-9 理想气体经历如图所示的abc 平衡过程，则该系统对外作功A ，从外界吸收的热量Q 和内能的增量ΔE 的正负情况为(A )ΔE >0，Q >0，A <0； (B )ΔE >0，Q >0，A >0； (C )ΔE >0，Q <0，A <0； (D )ΔE <0，Q <0，A >0。
14-15-1工程热力学答案aaA
答：在推导迈耶公式的过程中应用了理想气体的性质，故不适用于动力工程中应用的高压水蒸气，但地球大气压力较低，其中的水蒸气的分压力更低，可把大气做诶理想气体混合物，故迈耶公式适用于其中的水蒸气。
3.理想气体进行定温膨胀时，可从单一恒温热源吸入热量，并将之全部转变为功对外输出，是否与热力学第二定律的开尔文叙述有矛盾？
A卷答案
一、选择题（每题2分，共20分。每题只有一个正确答案，请将其序号填入括号内）
DBCBC DADBC
二、简答及作图题（每题6分，共30分）
1.绝热过程就是等熵过程的论点是否正确？为什么？
答：绝热过程就是等 ；对于不可逆过程， 。对于可逆绝热过程，由 可得 ，因此是等熵过程；而对于不可逆绝热过程，虽然 ，但因为 ，故 ，因此不是等熵过程。综上所述，绝热过程是否为等熵过程不能一概而论，只有可逆绝热过程才是等熵过程，不可逆绝热过程不是等熵过程。
答：循环的T-s图如图：从T-s图中可以看出两循环的吸热过程都是2-3，吸热量相等；循环1-2-3-4-1的放热过程为4-1，循环1-2-3-5-1的放热过程为5-1。因为在T-s图上可逆过程的热力过程线与横坐标所夹部分的面积即过程热量，故此从图上可看出，4-1过程的放热量要大于5-1过程的放热量。根据热效率公式 ，可知循环12351的热效率大。（图5分）
内能变化为：
过程的压缩功为：
答：理想气体进行定温膨胀其热力学能不变，故可将从单一热源吸入的热量全部转变为功对外输出，但是这不是循环，工质状态发生了变化，所以并不违反热力学第二定律的开尔文叙述。事实上表面上看来热源的热量全部转变为功，实际上是热量中的可用能和工质中的火用的减少量共同转变成输出的功。？
第4章 化学热力学基本定律与函数(第一讲)
按组分分类： 单元体系：水-水蒸气 多元体系：Fe-Zn, 水-乙醇
按物相分类： 单相体系：溶液 多相体系：水-水蒸气
工科大学化学
2.热力学性质(thermodynamical properties) 用来描述体系的热力学状态的宏观（可测）性质。 这些性质也称为热力学变量(参量)。 （1）根据与物质的量的关系，可分为两类： 广度性质(extensive properties)，又称为容量性 质(Capacity properties)，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。
凡是状态函数，一定具备上述特征。反之， 如果某个变量具有上述特征，那么这个变量就一 定是一个状态函数。
工科大学化学
5. 过程与途径
（1）体系状态的任何变化称过程(process)。 (2) 实现状态变化的具体步骤称为途径(path)。 根据过程有无相变及化学反应分：
简单状态变化过程：T，p，V变化 化学变化过程
工科大学化学
热力学(Thermodynamics)内容
热力学第一定律： 第一类永动机不可能，对过程能量转换进行计算。
热力学第二定律：
第二类永动机不可能，判断过程进行方向、限度
（化学平衡、相平衡）。
热力学第三定律： 解决化学平衡有关计算（规则）问题。
工科大学化学
热力学特点： 1)经验性(热力学第一定律、第二定律)，但非常可靠。 2) 只研究物质变化过程中各宏观性质的关系， 不考虑微观结构，所有的结论具有统计性。 3）只研究物质变化过程的始态和终态，而不追 究变化过程中的中间细节（机理），也不研究变 化过程的速率和完成过程所需要的时间。 4) 局限性——肯定不足，否定有余。
热力学定律复习笔记
《大物笔记》第10章 热力学基础1. Q = A + ∆Ed Q = d A + d E （dQ 和dA 是过程量, dE 是状态量） Q>0，从外界吸热A>0，对外界做功 ∆E>0，内能增加2. 准静态过程 ：做功过程缓慢；热传导∆T 无限小3. 内能：E =i2NkT热量：Q =∫dQ a|b 功：A =∫pdV a|b 4. 热容量 c =dQdTν∫CdT T1T2=∫pdV +V2V1∆E 对于理想气体 E =i2νRT 所以 C V,m =i2R C p,m =C V,m +1ν(d (pV )dT)P = C V,m +R =i+22R热容比 γ =C p,mCV,m=1+2i5. 等容过程 Q = νC V,m ∆T等压过程 Q = νC p,m ∆T绝热过程 dp p + γdVV =0 (γ=C V,m +R C V,m) 所以{pV γ=C 1TV γ−1=C 2p γ−1T −γ=C 3例、氢气P=4×106Pa 不变，T 1=0℃，T 2=50℃，吸收Q=6×104J求（1）氢气摩尔数 （2）∆E （3）A （4）若体积不变，温度同样变化，Q=?解：（1）Q =i+22νR∆T 所以ν=2Q7R∆T =41.26mol（2）∆E =νi2R∆T =27Q =4.28×104J（3）A =Q −∆E =27Q =1.72×104J （4）Q =i2νR∆T =∆E =4.28×104J6. ①理想气体向真空自由膨胀的过程是一个绝热过程，且非准静态过程 ②过程方程只适用于准静态过程 ③pV n =恒量（理想气体）n=1时等温过程 n=0时等压过程 n →∞等容过程 n=γ时绝热过程例、设一理想气体在某过程中压强与体积之间满足关系pV 2=常量，求相应的气体摩尔热容量解：C n,m =dQνdT =1νdE+pdVdT=1ννC V,m dT+pdVdT对pV 2=常量微分得 V 2dp +2pVdV =0 所以 Vdp +2pdV =0再对 pV =νRT 微分得 Vdp +pdV =νRdT 所以 pdV =−νRdT 所以 C n,m =C V,m −R④由绝热过程p 1V 1γ=p 2V 2γ得到A =∫pdV V2V1=p 2V 2−p 1V 11−γ=−∆E =−νC V,m ∆T7. 热机和循环过程 热机的效率 η=AQ 1=Q 1−Q 2Q 1=1−Q2Q 1Q 2为向低温热源放热 Q 1为从高温热源吸热8.卡诺循环ηc =1−Q 2Q 1=1−T 2lnV 3V 4T 1ln V 2V 1绝热方程{T 1V 1γ−1=T 2V 4γ−1T 1V 2γ−1=T 2V 3γ−1→V 3V 4=V2V 1ηc =1−T 2T 19.制冷机 制冷系数 w =Q 2A=Q 2Q1−Q 2=T2T 1−T 2(如果是卡诺循环)10. 热力学第二定律不可逆过程：要使自发过程逆向进行，一定要借助外界的变化，在外界留下痕迹 可逆过程：（理想化）系统改变无穷小，过程可以反向进行，做功无摩擦的准静态过程{开尔文：不可能制成这样一种循环动作的热机，只从单一热源吸收热量并使之完全变为有用的功克劳修斯：热量不可能自动的从低温物体传向高温物体实质：自然界中自发的热力学演化过程的方向性或单向性基本内容：自然界中凡牵涉热现象的自发过程都是不可逆的熵11.卡诺定理：η≤1−T2T112.熵：对于可逆循环η可=1+Q2Q1=1−T2T1(Q2表示从低温热源吸收热量，所以是“+”) 所以Q2T2+Q1T1=0对于不可逆过程Q2T2+Q1T1<0∮dQT=0（克劳修斯公式）dS=dQT克劳修斯公式(可逆过程)S≥dQT克劳修斯不等式对于绝热系统dQ=0 所以dS≥0，熵增加原理13.计算dS=1T (dE+pdV) ∆S=∫dQT21（等温热交换时T为定值；温度改变时可认为为无穷个等温过程，T为变量）14.温熵图可逆绝热过程（可逆等熵过程）在温熵图中为垂直线段可逆等温过程为平行线段对任意准静态过程对应的曲线，曲线下的面积表示相应过程系统吸收的热量∮TdS=∮pdV15.孤立的热力学系统自发的演化过程总是从热力学概率小的宏观状态趋于热力学概率大的宏观状态。
热力学统计物理各章重点总结
第一章概念1.系统：孤立系统、闭系、开系与其他物体既没有物质交换也没有能量交换的系统称为孤立系；与外界没有物质交换，但有能量交换的系统称为闭系；与外界既有物质交换，又有能量交换的系统称为开系；2.平衡态平衡态的特点:1.系统的各种宏观性质都不随时间变化；2。
热力学的平衡状态是一种动的平衡,常称为热动平衡;3.在平衡状态下，系统宏观物理量的数值仍会发生或大或小的涨落；4.对于非孤立系，可以把系统与外界合起来看做一个复合的孤立系统，根据孤立系统平衡状态的概念推断系统是否处在平衡状态.3.准静态过程和非准静态过程准静态过程：进行得非常缓慢的过程，系统在过程汇总经历的每一个状态都可以看做平衡态。
非准静态过程，系统的平衡态受到破坏4.内能、焓和熵内能是状态函数.当系统的初态A和终态B给定后，内能之差就有确定值，与系统由A到达B所经历的过程无关;表示在等压过程中系统从外界吸收的热量等于态函数焓的增加值。
这是态函数焓的重要特性克劳修斯引进态函数熵.定义:5.热容量：等容热容量和等压热容量及比值定容热容量：定压热容量:6.循环过程和卡诺循环循环过程（简称循环）:如果一系统由某个状态出发，经过任意一系列过程，最后回到原来的状态，这样的过程称为循环过程。
系统经历一个循环后,其内能不变。
理想气体卡诺循环是以理想气体为工作物质、由两个等温过程和两个绝热过程构成的可逆循环过程。
7.可逆过程和不可逆过程不可逆过程：如果一个过程发生后，不论用任何曲折复杂的方法都不可能使它产生的后果完全消除而使一切恢复原状。
可逆过程:如果一个过程发生后，它所产生的后果可以完全消除而令一切恢复原状.8.自由能：F和G定义态函数：自由能F，F＝U－TS定义态函数:吉布斯函数G,G=U-TS+PV，可得GA－GB－W1定律及推论1.热力学第零定律－温标如果物体A和物体B各自与外在同一状态的物体C达到热平衡,若令A与B进行热接触，它们也将处在热平衡.三要素：（1）选择测温质；(2）选取固定点；（3)测温质的性质与温度的关系。
《热工学》教学日历14-15-1
1-3
1-4
2
2
9/17
1-5热力过程
1-6功和热量
1-7膨胀功和压容图
1-8熵和温熵图
第二节热力学第一定律
2-1热力学第一定律热力学能
2-2闭口系统能量方程
课堂讲授
P105
1-5
1-6
1-7
P106
1-8
1-11
3
2
9/19
2-3稳定流动能量方程焓
2-4稳定流动能量方程应用举例
第三节气体的热力性质和热力过程
教学顺序
周次
月/日
授课内容提要
教学形式
作业
备注
1
1
9/12
绪论
0-1热能利用与生产力发展
0-2热工学研究的对象及主要内容
0-3热工学常用的计量单位
第一篇热工理论基础
第一章工程热力学
第一节基本概念
1-1工程热力学的研究对象及研究方法
1-2热力系统
1-3热力平衡状态
1-4工质的基本状态参数
课堂讲授
P105
2-2/2-3
2-4/2-5
2-6
10
8
10/31
第二节导热
2-1导热的基本概念
2-2导热的基本定律
课堂讲授
11
9
11/7
2-3导热微分方程
2-4稳态导热
2-5非稳态导热
第三节对流换热
3-1基本概念
课堂讲授
P184/2-7
P185/2-8
2-9/2-10
*2-11
*为选做题
12
10
11/12
3-2对流换热微分方程组
3-1理想气体及其状态方程
热力学知识点总结及习题
1.热力学第零定理：如果两个物体各自与第三个物体达到热平衡，他们彼此也必然处于热平衡2.热力学第一定律：能量可以从一种形式转变为另一种形式，但在转化过程中能量的总量保持不变3.热力学第二定理：实质：自然界中一切与热现象有关的实际过程都是不可逆过程，他们有一定的自发进行的方向开式：不可能从单一热源吸热使之完全变成有用的功而不引起其他变化 克式：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化热力学第三（绝对零度定理）：不可能通过有限步骤是一个物体冷却到热力学温度的零度4.孤立系统：与外界无物质、无能量交换 dQ=0 dW=05.封闭系统：与外界无物质交换、有能量交换 dQ ≠0 dW=06.准静态过程：是一个进行得无限缓慢以致系统连续不断的经历着一些列平衡态的过程。
只有系统内部各部分之间及系统与外界之间始终同时满足力学、热学、化学平衡条件的过程才是准静态过程（准静态过程是一个理想过程）7.熵增加原理：系统经可逆绝热过程熵不变，经不可逆绝热过程熵增加，在绝热条件下，熵减少过程是不可能实现的。
8.广延量：与系统大小成正比的热力学量（如质量M 、体积V 、内能U 等） 强度量：不随系统大小变化的热力学量（如系统的P 、T 、ρ等）9.获得低温的方法：节流过程、节流过程与绝热膨胀相结合、绝热去磁制冷、激光制冷、核绝热去磁10.特性函数的定义：在适当选择独立变量条件下，只要知道系统的一个热力学函数，就可以用只求偏导数的方法求出系统的其他基本热力学函数，从而完全确定均匀系统的平衡性质，这个热力学函数就称为特性函数。
11.一级相变：在相变点两点的化学势连续，但化学势的一阶偏导数存在突变12.二级相变：在相变点两点的化学势及一阶导数连续，但二阶导数存在突变13.单元复相系平衡条件：一个单元两个系统（ɑ相和β相）组成一孤立系统，其总内能总体积和总物质的量恒定。
14.中肯半径：在一定的蒸气压下，于正其达到平衡的液滴半径称为中肯半径15.能量均分定理：对于外在温度为T 的平衡状态的经典系统，例子的能量中每一个平方项的平均值等于（1/2）KT16.微观粒子全同性原理：微观粒子全同性原理指出，全同粒子是不可分辨的，在含有多个全同粒子的系统中，将任何两个全同粒子加以对换，不改变整个系统的微观运动状态。
常见标准热力学数据(29815K)
常见标准热力学数据(29815K)附录附录1 常见标准热力学数据(298.15K)-1-1-1-1物质状态ΔH/(kJ?mol) ΔG/(kJ?mol) S/(J?mol?K) fmfmmAg s 0 0 42.6 +Ag aq 105.6 77.1 72.7 AgBr s -100.4 -96.9 107.1 AgCl s -127.0 -109.8 96.3 AgI s -61.8 -66.2 115.5 AgNO s -124.4 -33.4 140.9 3 AgO s -31.1 -11.2 121.3 2Al s 0 0 28.3 3+Al aq -531.0 -485.0 -321.7 AlCls -704.2 -628.8 110.7 3Al(OH) s -1284 -1306 71 3Br l 0 0 152.2 2,Br aq -121.6 -104.0 82.4 C(石墨) s 0 0 5.7s 1.9 2.9 2.4 C(金刚石)Ca s 0 0 41.6 2+Ca aq -542.8 -553.6 -53.1 CaC s -59.8 -64.9 70.0 2 CaCO(方解石) s -1207.6 -1129.1 91.7 3CaCl s -795.4 -748.8 108.4 2CaO s -634.9 -603.3 38.1 Ca(OH) s -985.2 -897.5 83.4 2Cl g 0 0 223.1 2- Claq -167.2 -131.2 56.5- ClOaq -104.0 -8.0 162.3 3- ClOaq -129.3 -8.5 182.0 4CCl l -128.2 -62.6 216.2 4CH g -74.6 -50.5 186.3 4CHOH l -239.2 -166.6 126.8 3CO(NH) s -333.1 -196.8 104.6 22CHNH g -22.5 32.7 242.9 32CH g 227.4 209.9 200.9 22CH g 52.4 68.4 219.3 24CHCHO l -192.2 -127.6 160.2 3CHCOOH l -484.3 -389.9 159.8 3CH g -84.0 -32.0 229.2 26CHOH l -277.6 -174.8 160.7 25(CH)CO l -248.4 -152.7 199.8 321-1-1-1-1H/(kJ?mol) ΔG/(kJ?mol) S/(J?mol?K) 物质状态ΔfmfmmCH g -103.8 -23.4 270.3 38CH l 49.1 124.5 173.4 66g 82.9 129.7 269.2 CO g -110.5 -137.2 197.7 CO g -393.5 -394.4 213.8 22-CO aq -677.1 -527.8 -56.9 32-CrO aq -881.2 -727.8 50.2 4 CrO s -1139.7 -1058.1 81.2 23Cu s 0 0 33.2 2+Cu aq 64.8 65.5 -99.6 CuO s -157.3 -129.7 42.6 CuO s -168.6 -146.0 93.1 2CuS s -53.1 -53.6 66.5 F g 0 0 202.8 2,F aq -332.6 -278.8 -13.8 Fe s 0 0 27.3 2+Fe aq -89.1 -78.9 -137.7 3+Fe aq -48.5 -4.7 -315.9 FeO s -824.2 -742.2 87.4 23FeSO s -928.4 -820.8 107.5 4H g 0 0 130.7 2+H aq 0 0 0 HBr g -36.3 -53.4 198.7 HCl g -92.3 -95.3 186.9-HCO aq -692.0 -586.8 91.2 3HCHO g -108.6 -102.5 218.8 HCOOH l -425.0 -361.4 129.0 HF g -273.3 -275.4 173.8 HI g 26.5 1.7 206.6 HNO l -174.1 -80.7 155.6 3 HO l -285.8 -237.1 70.0 2g -241.8 -228.6 188.8 HO l -187.8 -120.4 109.6 22g -136.3 -105.6 232.7 HS g -20.6 -33.4 205.8 2HSO l -814.0 -690.0 156.9 24HgO s -90.8 -58.5 70.3 I s 0 0 116.1 2g 62.4 19.3 260.7 -I aq -55.2 -51.6 111.3 K s 0 0 64.7 +K aq -252.4 -283.3 102.52-1-1-1-1H/(kJ?mol) ΔG/(kJ?mol) S/(J?mol?K) 物质状态ΔfmfmmKCl s -436.5 -408.5 82.6 KClO s -397.7 -296.3 143.1 3+Li aq -278.5 -293.3 13.4 Mg s 0 0 32.7 2+Mg aq -466.9 -454.8 -138.1 MgCl s -641.3 -591.8 89.6 2 MgO s -601.6 -569.3 27.0 Mg(OH) s -924.5 -833.5 63.2 2MgSO s -1284.9 -1170.6 91.6 42+Mn aq -220.8 -228.1 -73.6 MnO s -520.0 -465.1 53.1 2- MnOaq -541.4 -447.2 191.2 4N g 0 0 191.6 2Na s 0 0 51.3 +Na aq -240.1 -261.9 59.0 NaCl s -411.2 -384.1 72.1 NaCO s -1130.7 -1044.4 135.0 23NaF s -576.6 -546.3 51.1 NaO s -414.2 -375.5 75.1 2NaOH s -425.6 -379.5 40.0 NH g -45.9 -16.4 192.8 3+NH aq -132.5 -79.3 113.4 4NHNO s -365.5 -183.9 151.1 43NO g 91.3 87.6 210.8 NO g 33.2 51.3 240.1 2- NOaq -207.4 -111.3 146.4 3O g 0 0 205.2 2O g 142.7 163.2 238.9 3-OH aq -230.0 -157.2 -10.8 P g 58.9 24.4 280.0 4PCl g -287.0 -267.8 311.8 3PCl g -374.9 -305.0 364.6 53-PO aq -1277.4 -1018.7 -220.5 4S(正交) s 0 0 32.1 SO g -296.8 -300.1 248.2 2SO g -395.7 -371.1 256.8 3Si s 0 0 18.8 SiCll -687.0 -619.8 239.7 4g -657.0 -617.0 330.7 SiH g 34.3 56.9 204.6 4SiO s -910.7 -856.3 41.5 2Sn(白) s 0 0 51.23-1-1-1-1H/(kJ?mol) ΔG/(kJ?mol) S/(J?mol?K) 物质状态ΔfmfmmSnO s -577.6 -515.8 49.0 2Zn s 0 0 41.6 ZnO s -350.5 -320.5 43.7附录2 常见弱电解质的标准解离常数(298.15K) 附录2.1酸,,名称化学式 K pK aa, -3砷酸HAsO K 5.50×10 2.26 134a, -7 K1.74×10 6.76 2a, -12 K 5.13×10 11.29 3a -10HAsO 9.29 亚砷酸 5.13×10 33 -10硼酸HBO 5.81×10 9.236 33, -4焦硼酸HBO K1.00×10 4.00 1247a, -9 K1.00×10 9.00 2a, -7碳酸HCO K4.47×10 6.35 123a, -11 K4.68×10 10.33 2a, -1HCrO 0.74 铬酸K1.80×10 124a, -7 K3.20×10 6.49 2a -4氢氟酸 HF 6.31×10 3.20-4亚硝酸HNO 5.62×10 3.25 2 -12过氧化氢HO 2.4×10 11.62 22, -3磷酸HPO K6.92×10 2.16 134a, -8 7.21 K6.23×10 2a, -13 K4.80×10 12.32 3a, -1焦磷酸HPO K1.23×10 0.91 1427a, -3 K7.94×10 2.10 2a, -7 K2.00×106.70 3a, -10 K4.79×10 9.32 4a, -8HS7.05 氢硫酸K8.90×10 12a, -14K1.26×10 13.9 2a, -2亚硫酸HSO K1.40×10 1.85 123a, -2 K6.31×10 7.202a, -2硫酸HSO K1.02×10 1.99 224a, -10偏硅酸 HSi O K1.70×10 9.77 123a, -12 11.80 K1.58×10 2a -4甲酸HCOOH 1.772×10 3.75-5醋酸CHCOOH 1.74×10 4.76 3, -2草酸HCO K5.9×10 1.23 1224a, -5K6.46×10 4.19 2a, -3酒石酸HOOC(CHOH)COOH K1.04×10 2.98 12a, -5 4.34K4.57×10 2a -10苯酚CHOH 1.02×10 9.99 654,, pK 名称化学式 Kaa, -5抗坏血酸 5.0×10 4.10K=1C(OH)=C(OH)OCaCHCHOHOHCH2, -10O K1.5×10 11.79 2a , -4柠檬酸 HO-C(CHCOOH)COOH K7.24×10 3.14 122 a, -5 K1.70×10 4.77 2a, -7 6.39K4.07×10 3a -5苯甲酸CHCOOH 6.45×10 4.19 65, -3邻苯二甲酸 CH(COOH)K1.30×10 2.89 1642a, -6 K3.09×10 5.51 2a附录2.2碱,,名称化学式 K pK bb-5NH?HO 4.75 氨水 1.79×10 32-4甲胺 CHNH4.20×10 3.38 32-4乙胺CHNH 4.30×10 3.37 252-4二甲胺(CH)NH5.90×10 3.23 32-4二乙胺(CH)NH6.31×10 3.2 252-10苯胺CHNH 3.98×10 9.40 652, -5HNCHCHNH 4.08 乙二胺K8.32×10 12222b, -8 K7.10×10 7.15 2b-5乙醇胺HOCHCHNH 3.2×10 4.50 222-7三乙醇胺(HOCHCH)N 5.8×10 6.24 223-9六次甲基四胺(CH)N 1.35×10 8.87 264-9吡啶CHN 1.80×10 8.70 55附录3 常见难溶电解质的溶度积(298.15K～离子强度I=0) ,,,,化学式 K pK 化学式 K pK spspspsp-13-11AgBr 5.35×10 12.27 CaF 3.45×10 10.46 2 -12-27AgCO 8.46×10 11.07 CdS 8.0×10 26.10 23-10-21AgCl 1.77×10 9.75 CoS(α) 4.0×10 20.40 -12-25AgCrO 1.12×10 11.95 CoS(β) 2.0×10 24.70 24-17-31AgI 8.52×10 16.07 Cr(OH) 6.3×10 30.20 3-8-9AgOH 2.0×10 7.71 CuBr 6.27×10 8.20 -50-7AgS 6.3×10 49.20 CuCl 1.72×10 6.76 2-33-12Al(OH)(无定形) 1.3×10 32.89 CuI 1.27×10 11.90 3-9-36BaCO 2.58×10 8.59 CuS 6.3×10 35.20 3-7-48BaCO 1.6×10 6.79 CuS 2.5×10 47.60 242-10-13BaCrO 1.17×10 9.93 CuSCN 1.77×10 12.75 4-10-7BaSO 1.08×10 9.97 FeCO,2HO 3.2×10 6.50 4242-9-17CaCO 3.36×10 8.47 Fe(OH) 4.87×10 16.31 32-9-39CaCO,HO 2.32×10 8.63 Fe(OH) 2.79×10 38.55 24235,,,, pK 化学式 K pK 化学式 Kspspspsp-18-14FeS 6.3×10 17.20 PbCO 7.40×10 13.13 3-18-10HgCl 1.43×10 17.84 PbCO 4.8×10 9.32 2224-29-13HgI 5.2×10 28.72 PbCrO 2.8×10 12.55 224-53-8HgS(红) 4.0×10 52.40 PbF 3.3×10 7.48 2-52-9HgS(黑) 1.6×10 51.80 PbI 9.8×10 8.01 2-6-20MgCO 6.82×10 5.17 Pb(OH) 1.43×10 19.84 32-6-28MgCO,2HO 4.83×10 5.32 PbS 8.0×10 27.10 242-11-8MgF 5.16×10 10.29 PbSO 2.53×10 7.60 24-13-10MgNHPO 2.5×10 12.60 SrCO 5.60×10 9.25 443-12-7Mg(OH) 5.61×10 11.25 SrSO 3.44×10 6.46 24-13-27Mn(OH) 1.9×10 12.72 Sn(OH) 5.45×10 26.26 22-13-56MnS 2.5×10 12.60 Sn(OH) 1.0×10 56.00 4-16-17Ni(OH) 5.48×10 15.26 Zn(OH)(无定形) 3×10 16.5 22-19-24NiS (α) 3.2×10 18.49 ZnS(α) 1.6×10 23.80-24-22NiS (β) 1.0×10 24.00 ZnS(β) 2.5×10 21.60, 附录4 常见氧化还原电对的标准电极电势E附录4.1在酸性溶液中电对电极反应 E/ V ++Li/ Li Li + e Li -3.0401 ++Cs/Cs Cs + e Cs -3.026 + +K/ K K + e K -2.931 2+2+Ba / Ba Ba + 2e Ba -2.912 2+2+Ca / Ca Ca + 2e Ca -2.868 ++Na / Na Na + e Na -2.71 2+2+Mg/ Mg Mg + 2e Mg -2.372 --H/ H 1/2 H+ e H -2.23 2 2 3+3+Al /Al Al + 3e Al -1.662 2+2+Mn / Mn Mn + 2e Mn -1.185 2+2+Zn / Zn Zn + 2e Zn -0.7618 3+3+Cr /Cr Cr + 3e Cr -0.744-2-AgS /Ag AgS +2e 2Ag + S -0.691 22+CO / HCO 2CO + 2H + 2e HCO -0.481 222422242+2+Fe / Fe Fe + 2e Fe -0.447 3+2+3+2+Cr/ Cr Cr + e Cr -0.407 2+2+Cd/ Cd Cd + 2e Cd -0.40302-PbSO/ Pb PbSO +2e Pb + SO -0.3588 4442+2+Co/Co Co + 2e Co -0.28 -PbCl/ Pb PbCl +2e Pb +2Cl -0.2675 222+2+Ni / Ni Ni + 2e Ni -0.2576电对电极反应 E/ V , -0.15224 AgI /Ag AgI + e Ag + I2+2+Sn / Sn Sn + 2e Sn -0.1375 2+2+Pb / Pb Pb + 2e Pb -0.1262 3+3+Fe / Fe Fe +3e Fe -0.037-AgCN / Ag AgCN + e Ag + CN -0.017 ++H / H 2H + 2e H 0.0000 22-AgBr /Ag AgBr + e Ag + Br 0.07133+S/HS S + 2H + 2e HS (aq) 0.142 224+2+4+2+Sn/Sn Sn + 2e Sn 0.1512++2++Cu/Cu Cu + e Cu 0.153 ,AgCl/Ag 0.22233 AgCl + e Ag + Cl -HgCl/Hg HgCl +2e 2Hg +2Cl 0.26808 22222+2+Cu /Cu Cu + 2e Cu 0.3419 +2-2-SO/S SO + 6H + 4e 2S + 3HO 0.5 23232++Cu /Cu Cu + e Cu0.521 ,,I/ I I+ 2e 2I 0.5355 2 2 ,,,,0.536 I/ I I+ 2e 3I 33 ,2--2-MnO/ MnO MnO + e MnO 0.558 4444+HAsO/HAsO HAsO + 2H + 2e HAsO + 2HO 0.560 34234222-AgSO/Ag AgSO +2e 2Ag + SO 0.654 24244+ O / HO O + 2H+ 2e HO0.695 2222223+2+3+2+Fe /Fe Fe + e Fe 0.771 2+2+Hg/ Hg Hg + 2e 2Hg 0.7973 22++Ag /Ag Ag + e Ag 0.7996+--NO /NO 2NO + 4H + 2e NO + 2HO 0.803 32432422+2+Hg / Hg Hg + 2e Hg 0.851 2+2+-Cu /CuI Cu + I + e CuI 0.86 2+2+2+2+Hg/Hg 2Hg + 2e Hg 0.920 22+--NO / HNO NO + 3H + 2e HNO+ HO 0.934 32 32 2+- - NO/ NO NO+ 4H + 3e NO + 2HO 0.957 332+HNO/ NO HNO+ H + e NO + HO 0.983 2 2 2,,, [AuCl]/Au [AuCl] + 3e Au + 4Cl1.002 44--Br/ Br Br(l) + 2e 2Br 1.066 2 2,,2+2+-Cu / [Cu(CN)] Cu + 2CN + e [Cu(CN)] 1.103 22+--IO / HIO IO + 5H + 4e HIO +2HO 1.14 332+--IO / I 2IO + 12H + 10e I + 6HO 1.195 323222++2+MnO/ Mn MnO + 4H +2e Mn + 2HO 1.224 222+O / HO O + 4H + 4e 2HO 1.229 2222+3+2-3+2-O + 14H + 6e 2Cr + 7HO 1.232 CrCrO /Cr 27227- - Cl/Cl Cl(g) + 2e 2Cl 1.35827 2 2+-- ClO/Cl 2ClO + 16H + 14e Cl+ 8HO 1.39 42422-+---ClO/Cl ClO + 6H + 6e Cl + 3HO 1.451 3327电对电极反应 E/ V2++2+ /Pb PbO + 4H +2e Pb + 2HO 1.455 PbO222+--ClO/Cl ClO + 6H + 5e 1/2 Cl + 3HO 1.47 32322+--BrO /Br 2BrO + 12H + 10e Br + 6HO 1.482 32322-+-HClO /Cl HClO + H + 2e Cl + HO 1.482 23+3+Au /Au Au + 3e Au 1.498 2++2+--MnO/Mn MnO + 8H + 5e Mn + 4HO 1.507 4423+2+3+2+Mn / Mn Mn + e Mn 1.5415+HBrO / Br 2HBrO + 2H + 2e Br + 2HO 1.596 222,,+HIO / IO HIO + H +2e IO + 3HO 1.601 5635632+HClO /Cl 2HClO + 2H + 2e Cl + 2HO 1.611222+HClO /HClO HClO + 2H + 2e HClO + HO 1.645 222,,+MnO/ MnO MnO + 4H + 3e MnO + 2HO 1.679 42422+2-PbO / PbSO PbO + SO + 4H +2e PbSO + 2HO1.6913 242442+HO / HO HO + 2H + 2e 2HO 1.776 2222223+2+3+2+Co / Co Co +e Co 1.92 ,2- 2-22-SO/ SO SO + 2e 2SO 2.010 284284+O / O O + 2H + 2e O + HO 2.076 32322--F / F F + 2e 2F 2.866 22+F/ HF F(g) + 2H + 2e 2HF 3.503 2 2附录4.2在碱性溶液中电对电极反应 E/ V- Mn(OH) / Mn Mn(OH) + 2e Mn + 2OH-1.56 222- 2-- [Zn(CN)]/ Zn[Zn(CN)] + 2e Zn + 4CN-1.34 44-2-2-ZnO / Zn ZnO + 2HO + 2e Zn + 4OH -1.215 2222- -2---[Sn(OH)]/ HSnO [Sn(OH)] + 2e HSnO + 3OH + HO -0.93 62622-2-2-2-2-SO/ SO SO+ HO + 2e SO+ 2OH -0.93 4 34 23 -- - HSnO/ Sn HSnO+ HO + 2e Sn + 3OH -0.909 222-HO/ H 2HO + 2e H + 2OH -0.8277 2222-Ni(OH) / Ni Ni(OH) +2e Ni + 2OH -0.72 22-3--3--AsO / AsO AsO + 2HO + 2eAsO + 4OH -0.71 42422-2-2-SO/ S SO+ 3HO + 4e S + 6OH -0.59 3 3 2-2-2-2-2-SO/ SO 2SO+ 3HO + 4e SO + 6OH -0.571 3 233 2232- 2-S /SS + 2e S -0.47627- --[Ag(CN)]/Ag [Ag(CN)] + e Ag + 2CN -0.31 22-2--2--CrO/ CrO CrO + 4HO + 3e Cr(OH) + 4OH -0.13 42424---O / HO O + HO + 2e HO + OH -0.076 22222-----NO / NO NO + HO + 2e NO + 2OH 0.01 323222-2-2-2- SO / SO SO + 2e 2SO0.08 462346233+2+3+2+[Co(NH)]/ [Co(NH)] [Co(NH)] + e [Co(NH)]0.108 363636362+-MnO/ Mn Mn(OH) +e Mn(OH)+ OH 0.15 232 -3+2- +e Co(OH) + OH 0.17 Co(OH)CrO /Cr 32278电对电极反应 E/ V- O/Ag AgO + HO + 2e 2Ag + 2OH 0.342 Ag222-- O/ OH O + 2HO + 4e 4OH 0.401 2 22---MnO/ MnO MnO + 2HO + 3e MnO + 4OH 0.595 42422,,---BrO / Br BrO + 3HO + 6e Br + 6OH 0.61 332,,---0.761 BrO / Br BrO + HO + 2e Br +2OH 2-----ClO/ Cl ClO + HO + 2e Cl + 2OH 0.81 2--HO / OH HO + 2e 2OH0.88 2222--O / OH O + HO + 2e O + 2OH 1.24 3322,附录5 一些氧化还原电对的条件电极电势E’,电极反应介质E’ / V +-1Ag(?) + e Ag 1.927 4mol?LHNO 3-11.70 Ce(?) + e Ce(?) 1mol?LHClO 4-1 1.61 1mol?LHNO 3-1 1.44 0.5mol?LHSO 24-1 1.28 1mol?LHCl 3+2+-1-1[Co(en)] + e [Co(en)] -0.20 0.1mol?LKNO + 0.1mol?L en 333+3+2--1CrO + 14H + 6e 2Cr + 7HO 1.000 1mol?LHCl 272-1 1.0301mol?LHClO 4-1 1.080 3mol?LHCl-1 1.050 2mol?LHCl-1 1.150 4mol?LHSO 24-2---1CrO + 2HO + 3e CrO + 4OH -0.1201mol?LNaOH 422-1Fe(?) + e Fe(?) 0.750 1mol?LHClO 4-1 0.670 0.5mol?LHSO 24-1 0.700 1mol?LHCl-1 0.460 2mol?LHPO 34+-1HAsO + 2H + 2e HAsO + HO 0.557 1mol?LHCl 34332+-1HSO + 4H + 4e S + 3HO 0.557 1mol?LHClO 2324-2--1Fe(EDTA) + eFe(EDTA) 0.120 0.1mol?LEDTA(pH=4~6) 3-4--1[Fe(CN)] + e [Fe(CN)] 0.480 0.01mol?LHCl 66-1 0.560 0.1mol?LHCl-1 0.720 1mol?LHClO 4--1+I(水)+ 2e 2I 0.6276 1mol?LH 2+2+--1MnO + 8H + 5e Mn + 4HO 1.450 1mol?LHClO 424-1 1.27 8mol?LHPO 342-2---1[SnCl] + 2e [SnCl] +2Cl 0.140 1mol?LHCl 642+-1Sn + 2e Sn -0.160 1mol?LHClO 4-1Sb(?) + 2e Sb(?) 0.750 3.5mol?LHCl -- --1[Sb(OH)] + 2e SbO +2OH+ 2HO -0.4283mol?LNaOH 622- --1SbO + 2HO + 3e Sb + 4OH -0.675 10mol?LKOH 22-1Ti(?) +e Ti(?) -0.010 0.2mol?LHSO 249,电极反应介质E’ / V -1 0.120 2mol?LHSO 24-1 -0.040 1mol?LHCl-1Pb(?) + 2e Pb -0.320 1mol?LNaAc -1 -0.140 1mol?LHClO 4附录6 常见配离子的稳定常数配位体金属离子n lgβ n+NH Ag 1, 2 3.24, 7..05 32+ Cu 4.31, 7.98, 11.02, 13.32 1,……, 4 2+ Ni 1,……, 6 2.80, 5.04, 6.77, 7.96, 8.71, 8.742+ Zn 1,……, 4 2.37, 4.81, 7.31, 9.46-3+F Al 1,……, 6 6.10, 11.15, 15.00, 17.75, 19.37, 19.843+ Fe 1, 2, 3 5.28, 9.30, 12.06-2+Cl Hg 6.74, 13.22, 14.07, 15.07 1,……, 4-+CN Ag 2, 3, 4 21.1, 21.7, 20.62+ Fe 6 353+ Fe 6 422+ Ni 4 31.32+ Zn 4 16.7+2-SO Ag 1, 2 8.82, 13.46 232+ Hg 2, 3, 4 29.44, 31.90, 33.24 -3+OH Al 1, 4 9.27, 33.033+ Bi 1, 2, 4 12.7, 15.8, 35.22+ Cd 1,……, 4 4.17, 8.33, 9.02, 8.622+ Cu 7.0, 13.68, 17.00, 18.5 1,……, 42+ Fe 1,……, 4 5.56, 9.77, 9.67, 8.583+ Fe 1, 2, 3 11.87, 21.17, 29.672+ Hg 1, 2, 3 10.6, 21.8, 20.92+ Mg 1 2.582+ Ni 1, 2, 3 4.97, 8.55, 11.332+ Pb 1, 2, 3, 6 7.82, 10.85, 14.58, 61.02+ Sn 1, 2, 3 10.60, 20.93, 25.382+ Zn 1,……, 4 4.40, 11.30, 14.14, 17.66+EDTA Ag 1 7.323+ Al 1 16.112+ Ba1 7.783+ Bi1 22.82+ Ca1 11.02+ Cd1 16.42+ Co 1 16.313+ Co 1 36.0010n 配位体金属离子lgβn3+EDTA Cr 1 232+ Cu 1 18.702+ Fe 1 14.333+ Fe 1 24.232+ Hg 1 21.802+ Mg 1 8.642+ Mn 1 13.82+ Ni 1 18.562+ Pb 1 18.32+ Sn 1 22.12+ Zn 1 16.4 注:表中数据为20,25?、I=0的条件下获得。
1 热力学基本概念
第一章热力学基本概念一、是非题1．只有处于平衡状态的系统才可用状态参数p、v、T来描写( )。
2．对处于非平衡状态的系统各强度参数是不可能确定的( )，各尺度参数也是不可能确定的( )。
3．尺度量具有可加性( )，强度量也具有可加性( )。
4．系统的总容积V是尺度量( )，比容v也是尺度量( )。
5．真空度是用百分数表示的( )。
6．平衡状态是不随时间改变的状态( )，它一定是均匀状态( )。
7．若容器中气体的压力没有改变则压力表上的读数就一定不会改变( )。
8．容器中水蒸气和水共存时，不能视为纯物质（）。
9．各种气体的气体常数都相同（）。
二、选择题1．( )与测温介质的物性无关，因而可作为度量温度的客观标准。
(a)热力学温标；(b)理想气体温标；(c)经验温标。
2．在国际单位制中压力的单位是( )。
(a)帕；(b)巴；(c)工程大气压。
3．在国际单位制中温度的单位是( )。
(a)开尔文(K)；(b)摄氏度(℃)；(c)华氏度( )。
4．气体的( )与当时当地的大气压力有关，而( )与之无关。
(a)绝对压力；(b)表压力；(c)真空度。
5．1 Pa、1bar和1at的关系是( )。
(a)1at＞1bar＞1 Pa；(b)1 Pa＞1bar＞1at；(c)1bar＞1at＞1 Pa。
三、习题1—1 确定与1bar 压力相当的液柱高度，假定测压流体为酒精(其密度为0．82× 103kg ／m 3)。
1—2 如果气压计压力为83kPa ，试完成以下计算：(1)绝对压力为0．15MPa 时的表压力；(2)真空计上读数为500mm 水银柱时气体的绝对压力；(3)绝对压力的0．5bar 时相应的真空度(mbar)；(4)表压力为2．5bar 时的绝对压力(kPa)。
1—3用水银压力计测量容器中气体的压力时，为避免水银蒸发，在水银柱上加一段水，水高1020mm ，水银柱高900mm ，如图1-12所示。
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宏观运动能量
分子热运动能量
2015-6-15
功 热量
分子热运动能量
分子热运动能量
18
二 准静态过程（理想化的过程） 1.热力学系统： 在热力学中，把所研究的物体称为热力学系统. 典型的系统：容器内的气体分子集合或溶液中的分 子集合。
2015-6-15
EABA AA1B 2 A QA1B 2 A 0
12
理想气体内能
M i E RT M mol 2
理想气体内能：对给定的理想气体，它的内能仅 是温度的单值函数.
E E (T )
改变一个热力学系统的内能，有两种方式：一是 外界对系统做功(做机械功或电磁功)；一是向系 统传递热量.
玻耳兹曼熵
S k ln
12
对两个子系统 和 1 2
S k ln k ln 12 k ln 1 k ln 2 S1 S2 S S1 S2
2015-6-15 8
卡诺定理 克劳修斯熵 1.卡诺 1 Q2 1 T2 Q1 T1 定理 2.克劳修斯 不等式 3.熵增加原理
八
( 不可逆机 )
（可逆机）
( 不可逆循环 ) （可逆循环）
dQ 0 T
S SB S A 0
孤立系统不可逆过程 孤立系统可逆过程
S 0 S 0
9
孤立系统中所发生的一切不可逆过程的熵总是 增加，可逆过程熵不变。
2015-6-15
8-1 内能 功和热量 准静态过程
3.体积功的计算
2015-6-15
A
V2
V1
p dV
4
二
热力学第一定律 准静态过程
Q E
V2
1.等体过程 2.等压过程
QV E E2 E1
V1
pdV
M Qp E p(V2 V1 ) E2 E1 R(T2 T1 ) M mol
V2 p1 M M 3.等温过程 QT RT ln RT ln M mol V1 M mol p2
*Ⅱ
o
V1
V2 V
Q E
V2
M i M i E RT E RT M mol 2 M mol 2
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V1
pdV
Q E2 E1 A E A
第一定律的符号规定
Q
E2 E1
内能增加
A
系统对外界做功
+
系统吸热
系统放热
物理意义
内能减少
外界对系统做功
状态的变化 .
体积功的计算
dA Fdl pSdl pdV
A
V2 V1
pdV
注意：做功与过程有关 .
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8-2 热力学第一定律 一 热力学第一定律
Q E A
系统吸收的热量，一部分转 化成系统的内能；另一部分 转化为系统对外所做的功. 准静态过程
p
Ⅰ *
C mc
dQ C
dT
16
微观功
热传递这种能量交换方式是通过分子的无规则 运动来完成的。不需借助于机械运动的方式。将这 种方式叫微观功。 它所起的作用：是使系统外物体的分子的无 规则运动与系统内分子无规则运动之间的能量相 互转换。 宏观功与微观功均是过程量。
2015-6-15 17
功与热量的异同
1）包括热现象在内的能量转换和守恒定律 . 第一类永动机是不可能制成的 .
某物质系统循环一周回复到初始状态，不吸热 2）实验经验总结，自然界的普遍规律 而向外放热或作功，这叫“第一类永动机”。
2015-6-15 24
Q E2 E1 A E A
第一定律的符号规定
Q
E2 E1
2.热力学过程： 系统从一个平衡态过渡到另一个平衡态所经过 的变化历程叫热力学过程。 ①准静态过程：过程的所经 历的中间状态都是平衡态。 热力学过程种类 ②非准静态过程：过程所经 过中间状态不是平衡态。 2015-6-15 19
准静态过程是一个理想模型 实际过程一般不是准静态过程。满足一定条件的实 际过程可视为准静态过程。
( p1 ,V , T1 )
dV 0 dA pdV 0
热力学第一定律
o
V
V
dQV dE
pV M R 恒量 T M mol
M i QV E E2 E1 RT M mol 2 2015-6-15
Q E A
26
M i QV E E2 E1 RT M mol 2
2015-6-15
的能量和分子与分子间相互作用的势能的总和。
11
内能 （状态量） 实验证明系统从状态A变化到状态B，可以采用做 功和传热的方法，不管经过什么过程，只要始末状 态确定，做功和传热之和保持不变.
p
A*
2 1 *B
p
A*
2 1 *B
o
V
o
V
EBA AA1B QA1B AA2 B QA2 B
dQ C dT
单位质量的热容量叫比热容(c) C Mc. 摩尔热容量：1 mol物质的热容量叫摩尔热容量(Cm)， 单位为J/(mol· K). M 热容量与摩尔热容量关系为 C Cm M mol 2015-6-15 32
二
理想气体的摩尔热容量
1.理想气体的定体摩尔热容量
1 mol气体在等体过程中吸取热量 dQV 与温度的变化 dT 之比叫气体定体摩尔热容量 dE dQ dQV dE CV ( )V CV ( )V dT dT i 对于理想气体 dE RdT 2 M i E CV T CV R M mol 2
30
等温膨胀
等温压缩
p p1
p2
( p1 ,V1 , T ) Ⅰ
( p2 ,V2 , T )
p p1
Ⅱ
( p1 ,V1 , T ) Ⅰ
( p2 ,V2 , T )
A
V1
p2
A
V1
Ⅱ
V2
o
V2
V
o
V
QT
2015-6-15
E
A
QT
E
A
31
8-3 气体的摩尔热容量 一 热容量与摩尔热容量
系统在某一无限小过程中吸收热量 dQ 与温度变化 dT 的比值称为系统在该过程的热容量(C).
热力学第二定律
卡诺热机效率
T2 T1 T2 卡 1 T1 T1
1.开尔文表述：不可能制成一种循环动作的热机， 它只从一个单一温度的热源吸取热量，并使其全部 变为有用功，而不引起其他变化. 2.克劳修斯表述：热量不可能自动地由低温物体传 向高温物体. 2015-6-15 7
七
热力学第二定律的统计意义 玻耳兹曼熵 自然过程总是由热力学概率小的宏观态向热力学 概率大的宏观态进行，这就是热力学第二定律的 统计意义.
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p
等 压 膨 胀
p
( p,V1, T1 ) ( p,V2 , T2 )
p
等 压 压 缩
Ⅰ
Ⅱ
p
( p,V2 , T2 ) ( p,V1, T1 )
Ⅱ
Ⅰ
A
A
o
V1
V2 V
o
V2
V1 V
Qp
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E2
E1
A
Qp
E1
A
E2
29
3.等温过程 特征
过程方程
功
T 恒量 pV 恒量
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2 功 A（过程量）
在热力学中，一般不考虑系统的整体的
机械运动。
热力学系统的状态变化，总是通过外界
对系统做功，或由系统传递热量这两种方式 来完成的。 就系统状态变化而言，作功与热传递是
等效的。
功是能量传递和转换的量度，它引起
系统热运动状态的变化.
2015-6-15 14
宏观功 作功 是系统与外界相互作用，能量相互交换的 一种形式。 这种能量交换的方式是通过宏观的有规则运动 （如机械运动、电流等）来完成的。将其叫做 宏观功。 宏观功所起的作用
p
p
1
( p,V1, T1 ) ( p,V2 ,T2 ) Ⅰ Ⅱ
恒量
Ap pdV p(V2 V1 )
A
M Ap p(V2 V1 ) R(T2 T1 ) M mol
o
V1
V2 V
M Qp E p(V2 V1 ) E2 E1 R(T2 T1 ) M mol
举例 准静态过程（理想化的过程） 准静态过程：从一个平衡态到另一平衡态所经 过的每一中间状态均可近似看做平衡态的过程.
p
砂子 活塞 气体
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p1
p2
Ⅰ( p1,V1, T1 )
Ⅱ ( p2 ,V2 , T2 )
o
V1
V2
V
21
三 准静态过程的功 功是能量传递和转换的量度，它引起系统热运动
分析如下： 弛豫时间：系统开始处于非平衡态，从非平衡态过 渡到平衡态经历的时间τ 称为弛豫时间。
在一个实际过程中，如果状态发生的能 被实验查知的任何一个微小变化所经历的时 间Δt都大于弛豫时间τ ，那么在任何时刻进 行观测，系统都已有时间达到了平衡态，这 样的过程可视为准静态过程。
2015-6-15 20
三 气体的摩尔热容量