热力学第一定律总结

298 K时，H2(g)的∆cHmө = -285.83 kJ·mol-1, H2S(g)和 SO2(g)的∆fHmө分别为-20.63 kJ·mol-1和-296.83 kJ·mol-1。 求下列反应在498 K时的∆rUmө。已知水在373 K时的摩 尔蒸发焓∆vapHm (H2O, 373 K) = 40.668 kJ·mol-1. 2H2S (g) + 3O2 (g) = 2SO2 (g) + 2H2O(g)
其中，T2的值由理想气体绝热方程式(pVγ=C)求得。
3、Q的计算 、 的计算
• Q = ∆U – W • 如恒容，Q = ∆U • 如恒压，Q = ∆H
1. 绝热密闭体系里，以下过程的ΔU不等于零的是： A) 非理想气体混合 B) 白磷自燃 C) 乙醚挥发 D) 以上均为0 2.“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏”。我国 春节有放鞭炮的习俗。在爆竹爆炸的过程中，以 下热力学量的符号表示正确的是(忽略点火时火柴 传递给引线的少量热量) ( ) A) Q<0，W<0，ΔU<0 B) Q<0，W=0，ΔU<0 C) Q=0，W<0，ΔU<0 D) Q=0，W=0，ΔU=0
nN2CV, m(N2)(T-T1) + nCuCV,误二： ∆U =∆UN2 + ∆UCu = 0
nN2CV, m(N2)*(T-T1) + nCuCV, m(Cu)*(T-T2) = 0
正确解法：
∆U =∆UN2 + ∆UCu = ∆UN2 + ∆HCu = 0 nN2CV, m(N2)*(T-T1) + nCuCp, m(Cu)*(T-T2) = 0
• 求火焰最高温度： Qp = 0, ΔH = 0 求火焰最高温度： • 求爆炸最高温度、最高压力：QV = 0, W = 0 求爆炸最高温度、最高压力： =0
ΔU
• 节流膨胀是绝热、恒焓过程 节流膨胀是绝热 膨胀是绝热、 1、理想气体经过节流膨胀后,热力学能____(升高,降 低,不变) 2、非理想气体的节流膨胀过程中，下列哪一种描述 是正确的： (A) Q = 0，∆H = 0，∆p < 0 ； (B) Q = 0，∆H < 0，∆p < 0 ； (C) Q > 0，∆H = 0，∆p < 0 ； (D) Q < 0，∆H = 0，∆p < 0 。
• 概念理解（推动力无限小、无摩擦） 等温可逆膨胀 等 • 等温可逆膨胀，系统对环境作最大功；等 温可逆压缩，环境对系统作最小功。（和 温可逆压缩 始末态相同的等温不可逆过程 等温不可逆过程比。） 例：1 mol理想气体等温(313 K)膨胀过程中从 热源吸热600 J，所做的功仅是变到相同终态 时最大功的1/10，则气体膨胀至终态时，体 积是原来的___倍。
4、∆U、∆H的计算 、 的计算
• 理想气体的pVT变化过程(无相变，无化 无相变， 无相变 学反应) 学反应
• 凝聚态物质(固体或液体)的pVT变化过程 (无相变，无化学反应 无相变， 无相变 无化学反应) • 任意物质
• 恒容时： • 恒压时：
• 理想气体的定压摩尔热容和定容摩尔热容：
Cp, m – CV, m = R 双原子理想气体：Cp, m = 7R/2, CV, m = 5R/2 单原子理想气体：Cp, m = 5R/2, CV, m = 3R/2
标准摩尔反应焓的计算
298.15 K时 时
标准摩尔反应焓随温度的变化
恒温反应， 和 的关系 的关系： 恒温反应，ΔU和ΔH的关系： ΔU = ΔH –ΔnRT （Δn：气体摩尔数的变化量。） ：气体摩尔数的变化量。）
6、333.33K时，将3mol Zn片溶于过量稀硫酸 中，反应分别在敞口容器和密闭容器中进行 ，则敞口容器中的反应比密闭容器中的反应 放热 (填多或少)，差值为 kJ。
提示： (1) 注意H2(g)的完全燃烧产物是H2O (l)而不是H2O(g)。 (2) 列出始态和末态，设计途径 (3) 牵涉到化学反应的热力学过程，在所设计的途径中，一定要 有一步是在已知温度下的反应(通常在298 K)。 (4) 牵涉到相变的热力学过程，在所设计的途径中，一定要有一 步是已知温度下的可逆相变(通常是正常熔、沸点，101.325 kPa 下的相变)。
3. 如图所示的绝热密闭气缸内，中间用绝热 隔板隔开。左侧是2 mol O2，温度为398 K，右 侧是1 mol N2，温度是298 K。两种气体均可看 成理想气体。试不通过计算判断：隔板抽去 ，两种气体混合达到平衡时，体系的ΔH如何 变化（大于零，小于零或等于零）？并简要 说明理由。
• 书 2.15 典型错误一： Q1 + Q2=0
(*)物理化学计算题解题方法—状态函数法
解题模式： 解题模式：
Step 1：列出系统的始末态（好的开始是成功的一 半） Step 2：在始末态之间设计合理的可逆路径（有法 可依） Step 3：计算每一步状态函数的变化量（水到渠成）
的水蒸汽100 dm3，恒温可逆 将373.15K及50 kPa的水蒸汽 及 的水蒸汽 压缩到10 试计算此过程的W,Q,∆U和∆H。 压缩到 dm3，试计算此过程的 和 。
标准摩尔反应焓、标准摩尔生成 焓、标准摩尔燃烧焓的概念
• 标准摩尔生成焓
最稳定单质 说某物质生成焓多少时要注明其相态
• 标准摩尔燃烧焓
完全燃烧产物 C→CO2(g) H→H2O(l) N→N2(g) S→SO2(g)
5、298K时，关于生成焓和燃烧焓的说法，正 确的是
A) 液态水的标准摩尔生成焓等于氢气的标准摩尔燃 烧焓 B) 水蒸气的标准摩尔生成焓热等于氢气的标准摩尔 燃烧焓 C) 液态水的标准摩尔生成焓等于氢原子的标准摩尔 燃烧焓 D) 液态水的标准摩尔生成焓等于氧气的标准摩尔燃 烧焓 E) 水蒸气的标准摩尔生成焓等于2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g)的标准摩尔反应焓
1、热力学第一定律基本关系式
∆U = Q + W
绝热： Q = 0，∆U = W 恒容(W’=0)：W = 0，∆U = QV 恒压(W’=0)： ∆H = Qp 恒容+绝热(W’=0) ：∆U = 0 恒压+绝热(W’=0) ：∆H = 0 焓的定义式：H=U+pV 通常用到的是∆H=∆U+∆(pV)
相变
• 可逆相变
(Δn:气体摩尔数的变化量 气体摩尔数的变化量) 气体摩尔数的变化量
• 不可逆相变
相变
• 相变过程功的计算：
– 如果相变前后系统的压力始终不变且等于 环境压力，此过程为恒压过程，可以用恒 外压公式计算该过程的功，也可以利用恒 压过程Q = ∆H，再由W=∆U-Q得出。 – 如果相变前后，环境压力始终不变，但不 等于系统压力，则只能用恒外压公式计算 该过程的功，此时Q ≠ ∆H – 注意：功不是状态函数，只能根据实际途 径计算功的大小 ！
2、体积功的计算 、
•通式： W = − ∫ pamb dV V1 •反抗恒外压 W = -pamb(V2-V1) 恒外压: 恒外压
• 绝热反抗恒外压 恒外压 • 恒温反抗恒外压 恒外压
V2
典型例题： 典型例题： 书：2.38
•恒容过程：W = 0 •恒压过程：W = -pamb(V2-V1) = -p(V2-V1) •理想气体恒温可逆过程： W = nRT·ln(p2/p1) = -nRT·ln(V2/V1) •理想气体绝热可逆过程：W = ∆U = nCV,m(T2-T1)
pV图
斜率大小：绝热可逆线 > 恒温线
7、如图，A→B和A→C均为理想气体变化过程 ，若B、C在同一条绝热线上，那么∆UAB与 ∆UAC的关系是： • (A) ∆UAB > ∆UAC ； (B) ∆UAB < ∆UAC ； • (C) ∆UAB = ∆UAC ； (D) 无法比较两者大小
可逆过程
本章重要英语单词(认识即可，不要求拼写 本章重要英语单词 认识即可，不要求拼写) 认识即可
system 系统 surroundings 环境 state function 状态函数 equilibrium 平衡态 open/closed/isolated system 开放/封闭/隔离系统 work 功 heat 热 energy 能量 expansion/non-expansion work 体积功/非体积功 free expansion 自由膨胀 vacuum 真空 thermodynamic energy/internal energy 热力学/内能 perpetual motion machine 永动机 The First Law of Thermodynamics热力学第一定律 heat supplied at constant volume/pressure 恒容热/恒压热 adiabatic 绝热的 diathermic 导热的 exothermic/endothermic 放热的/吸热的 isothermal 等温的 isobaric 等压的 heat capacity 热容 heat capacity at constant volume/pressure 定容热容/定压热容 enthalpy 焓 condensed matter 凝聚态物质 phase change 相变 sublimation 升华 vaporization 蒸发 fusion 熔化 reaction/formation/combustion enthalpy反应焓/生成焓/燃烧焓 extent of reaction 反应进度 Kirchhoff’s Law 基希霍夫公式 reversible process 可逆过程 Joule-Thomson expansion 焦耳-汤姆逊膨胀/节流膨胀 isenthalpic 恒焓的
相变
• • • •