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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
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
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
电子邮箱: mmczjm@
QQ: 530018104
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热力学第一定律
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物理化学
/jingpin/wlhx/index.htm
（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
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§2.1- 4功和热
功由于系统与环境间除热外而引起的能量传递形式。 用符号W 表示。单位：J KJ
环境对系统作功 W ＞0；系统对环境作功W ＜0
注意： W与变化的过程有关， W是途径函数,不能以全微
分表示,微小变化过程的功,不能用dW，用δW 表示
体积功 系统因体积变化时与环境传递的功；
功 非体积功
体积功以外的其它功, 以W' 表示 ,如,
电功,表面功等。
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§2.1- 4功和热
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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
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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
热力学 应用
溶液 相平衡 化学平衡
电化学 表面 胶体
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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 开，相互间可以有物质或能量的交换。
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
应总已之经，停当止系。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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§2.1-3过程和途径源自过程：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
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：
Xf(x,y)
V=f (T, p)
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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。
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。
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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 (ⅱ) 定压过程 p1＝p2＝p环境
始态1
终态2
图1-1气体向真空膨胀 （自由膨胀）
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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
②系统与环境的划分不是固定不变的。
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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 个完好的热水瓶： 既不传热,也无体积 功与非体积功的交 换,且无物质交换.
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.
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)
V= f（T，P）
dXX d xy
xXyxdy
dVV dTV dP TP PT
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§2.1-2、状态与状态函数
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：
另 一一 种种 广 强 广 度 度 度 性 如 性 V 性 质 m质 V n质 ， ， V m 等
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。
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§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。即系统的宏观性质 是状态的单值函数。
如图2.1.2所示，截面积：A；环境压力：pamb；位移： dl，系统体积改变dV。环境作的功δW 。
dl
V
Famb = pambA
活塞位移方向 图2-2(a) 系统膨胀
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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
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
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
电子邮箱: mmczjm@
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热力学第一定律
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物理化学
/jingpin/wlhx/index.htm
（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
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§2.1- 4功和热
功由于系统与环境间除热外而引起的能量传递形式。 用符号W 表示。单位：J KJ
环境对系统作功 W ＞0；系统对环境作功W ＜0
注意： W与变化的过程有关， W是途径函数,不能以全微
分表示,微小变化过程的功,不能用dW，用δW 表示
体积功 系统因体积变化时与环境传递的功；
功 非体积功
体积功以外的其它功, 以W' 表示 ,如,
电功,表面功等。
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§2.1- 4功和热
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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
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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
热力学 应用
溶液 相平衡 化学平衡
电化学 表面 胶体
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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 开，相互间可以有物质或能量的交换。
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
应总已之经，停当止系。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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§2.1-3过程和途径源自过程：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
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：
Xf(x,y)
V=f (T, p)
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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。
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。
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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 (ⅱ) 定压过程 p1＝p2＝p环境
始态1
终态2
图1-1气体向真空膨胀 （自由膨胀）
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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
②系统与环境的划分不是固定不变的。
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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 个完好的热水瓶： 既不传热,也无体积 功与非体积功的交 换,且无物质交换.
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.
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)
V= f（T，P）
dXX d xy
xXyxdy
dVV dTV dP TP PT
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§2.1-2、状态与状态函数
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：
另 一一 种种 广 强 广 度 度 度 性 如 性 V 性 质 m质 V n质 ， ， V m 等
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。
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§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。即系统的宏观性质 是状态的单值函数。
如图2.1.2所示，截面积：A；环境压力：pamb；位移： dl，系统体积改变dV。环境作的功δW 。
dl
V
Famb = pambA
活塞位移方向 图2-2(a) 系统膨胀