物理化学第一章1【精选】

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热力学的方法特点：
(３)在热力学研究中无时间概念
即不管（反应）变化速率。 例如根据热力学计算，金刚石可自发地变成石墨
，但这个过程需用多少时间？发生变化的根本原因和 机理？热力学中无法知道。
这些特点既是热力学方法的优点，也是它的局 限性。
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有能量交换。
2019/9/27
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1.1 基本概念
（3）隔离系统（isolated system） 系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称
为孤立系统。有时把封闭系统和系统影响所及的环境一 起作为隔离系统来考虑。
2019/9/27
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1.1 基本概念
特点： a) 系统与环境之间有确定的界面 b) 这种界面可以是真实的，也可以是虚构的 c) 系统与环境的划分不是固定不变的
2019/9/27
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注意点
1. 系统与环境之间的关系主要是物质和能量交换； 2. 系统的边界可以是多种多样： 可以是实际的，也可以
状态函数的特性： 异途同归，值变相等 周而复始，数值还原
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1.1 基本概念
定义：描述系统热力学状态的宏观可测物理量， 故这些性质又称为热力学变量。分为两类：
1. 广度性质（extensive properties） 又称为容量性质，它的数值与系统的物质的量成 正比，如体积、质量等。这种性质有加和性。
是假想的。如刚性壁，活动壁，绝热壁，半透壁等； 3. 系统可以是多种多样的：单组分，多组分，固体，液
体，气体，化学反应系统，单相，多相，双相。
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例题
电阻丝+电池 水
电阻丝
电阻丝+电池 +水
密闭系统 密闭系统 密闭系统 隔绝系统
加盖水槽
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1. 系统（System）与环境（Surroundings）
系统： 在科学研究时必须先 确定研究对象，把一部分物质与 其余分开，这种分离可以是实际 的，也可以是想象的。这种被划 定的研究对象称为系统，亦称为 体系。
环境： 与系统密切相关、有 相互作用或影响所能及的部分称 为环境。
2019/9/27
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第一章：热力学第一定律
1.1 基本概念 1.2 热力学第一定律 1.3 体积功与可逆过程 1.4 定容和定压过程 1.5 热容
1.6 理想气体绝热过程 1.7 热化学 1.8 各种热效应 1.9 反应热与温度的
关系
2019/9/27
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1.1 基本概念
2019/9/27
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热力学的重要意义
在设计新的反应路线或试制新的化学产品时,变 化的方向和限度问题,显然是十分重要的。只有确 知存在反应的可能性的前提下，再去考虑反应的 速率问题,否则将徒劳无功：
如在19世纪末进行了从石墨制造金刚石的尝 试，所有的实验都以失败告终。以后通过热力学 计算知道，只有当压力超过大气压15000倍时， 石墨才有可能转变成金刚石。现在已经成功地实 现了这个转变过程。
广度量
强度量
名称
体积 面积 电量 熵 物质B的量 内能 焓 Helmholtz自由能 Gibbs自由能 等压热容 等容热容
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符号
V A Q S nB U H F,A G Cp CV
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名称
压力 表面张力 电动势 热力学温度 物质B的化学势 摩尔内能 摩尔焓 体膨胀系数 等温压缩系数 摩尔等压热容 摩尔等容热容
有加和性
温度 T总＝T1＝T2＝… 压力 p总＝p1＝p2＝… 密度ρ总＝ρ1＝ρ2＝…
体积 V总＝V1+V2+… 质量 m总＝ m1+m2 +… 内能 U总＝U1+U2+…
一种容量性质 另一种容量性质
强度性质
如： r＝m/V
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Baidu Nhomakorabea
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1.1 基本概念
物理化学电子教案
△U = Q + W
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热力学的基本内容
热力学：研究不同形式能量转化的科学
化学热力学与物理中的热力学不同，本课程主要讲与化学变化相 关的热力学(Chemical Thermodynamics)
1. 第一定律：能量守恒，解决过程的能量衡算问题 （功、热、热力学能等） 2. 第二定律：过程进行的方向判据 3. 第三定律：解决物质熵的计算
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1.1 基本概念
系统分类
根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类： （1）敞开系统（open system）
系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。
2019/9/27
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1.1 基本概念
（2）密闭系统（closed system） 又称封闭系统，系统与环境之间无物质交换，但
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热力学的方法：逻辑推理法
热力学的方法特点：
(１)研究对象为大量质点的宏观体系
即只研究物质的宏观性质，不考虑微观性质和个别分子
的行为。
(２)只需知道系统的始、终态，
即不管过程进行的机理，也无需知道其结构变化。
这是热力学所以能简易而方便的得到广泛应用的重要 原因。但亦正是由于这个原因，热力学对过程之能否自 发进行的判断，就只是知其然而不知其所以然，即不知 过程发生的内在原因。
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1.1 基本概念
2、状态和状态性质
若一系统，其各项性质均具有确定的数值，则称该系统 处于一定的状态。
系统的性质只取决于系统目前所处的状态，而与过去的历史无关 状态发生变化，系统的性质也发生相应的变化，变化值只取决于 系统的始态和终态，而与变化的途径无关。 无论多么复杂的变化，系统复原，所有的性质也都复原。
2. 强度性质（intensive properties） 它的数值取决于系统自身的特点，与系统的数量 无关，不具有加和性，如温度、压力等。
2019/9/27
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1.1 基本概念
状态性质
强度性质 与系统中物质的量无关
无加和性
容量性质(广度性质) 与系统中物质的量有关