热力学第一定律.ppt

3. 热和功只针W对封闭系统和隔离系统中所发生的过程才有 实际意义。 的
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§2.4 热力学第一定律
一、内能或热力学能（U） 1.定义
系统内部能量的总和，通常包括分子运动的平动能、分 子内的转动能、振动能、电子能、核能以及各种粒子之 间的相互作用位能等。
V
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三、热力学平衡态与状态方程
在指定的外界条件下，当系统的诸性质不随时间 而改变，则系统就处于热力学平衡态，它包括下列几 个平衡：
热平衡
系统各部分温度相等。 力学平衡
系统各部的压力都相等。
相平衡 多相共存时，各相的组成和数量不随时间而改变。
化学平衡 反应系统中各物的数量不再随时间而改变。
西华师范大学化学化工学院
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主要内容
§ 2.1 热力学概论
§2.3 §2.4 §2.5 §2.6
热力学的一些基本概念 热力学第一定律 准静态过程与可逆过程 焓
§2.7 热容 §2.8 热力学第一定律对理想气体的应用 §2.9 Carnot循环
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2、功
系统与环境之间传递的除热以外的其他能量都称为 功，用符号W表示。
W的取号： 环境对系统作功，W>0 系统对环境作功，W<0
广义功=广义力×广义位移
W We W f
We叫做膨胀功，是指系统体积发生变化时，抵抗外
压所做的功，即：We p dV
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五、过程和途径
1、过程 在一定的环境条件下，热力学系统所经历的 任何变化或系统由一个平衡态变化到另一个平衡 态的经过。
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常见的变化过程有：
（1）等温过程 T1 T2 T环（无绝热装置）
（2）等压过程 （3）等容过程
p1 p2 p环 （无钢瓶） dV 0
化学热力学是把热力学中的基本原理用来研究化学 现象和与化学相关的物理现象。
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二、热力学的特点
只研究体系的宏观性质，不涉及物质的微观 结构和微观运动；只考察体系变化的始终态， 不追究过程进行的细节和速率。
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§2.3 热力学的一些基本概念
一、系统与环境
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系统状态函数之间的定量关系式称为状态方程。
四、状态函数 (只与系统状态有关的物理量)
系统的一些性质，具有以下特性： • 当系统有一确定状态时，状态函数就有一定值； • 状态函数的变化值仅与于系统的始态和终态有关， 而与变化的途径无关。 • 当系统恢复原状时，状态函数也恢复原状。
1、系统
环境
被划定的研究对象称为系统、体系 或物系。
2、环境
系统
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。
说明：1. 系统与环境可因考虑问题的不而不
同，它们没有本质的区别，是根据研 究的需要二人为划分的。
系统与环境
2. 系统与环境间不一定有明显的物理分界面。
3. 系统的大小以研究的问题而定。
§2.10 §2.11 §2.12 §2.13 §2.14
§2.15
Joule– Thomson效应 热化学 Hess定律 几种热效应
反应焓变与温度的关系－Kirchhoff定律 绝热反应── 非等温反应
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基本要求
1、了解热力学的一些基本概念，如系统、环境、功、热、状态函数和过 程和途径等。
2、强度性质 其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。它在 数学上是零次齐函数。
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3、两者的关系
指定了物质的量的容量性质即成为强度性质，或 两个容量性质相除得强度性质，即：
强度性质
广度性质 物质的量
广度性质(1) 广度性质(2)
例如： m
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3、系统的分类
根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类： （1）敞开系统
系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换
环境
有物质交换 敞开系统
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有能量交换
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（2）封闭系统 系统与环境之间无物质交换，但有能量交换
环境
无物质交换 封闭系统
有能量交换
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（4）绝热过程 Q 0
（5）环状过程 状态函数 0
2、途径
从始态到终态的具体步骤称为途径。
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七、热和功
1、热
系统与环境之间因温度不同而交换或传递的 能量称为热，用符号Q 表示。
Q的取号： 系统吸热，Q>0
系统放热，Q<0
热的本质是分子无规则运动强度的一种体现。
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2、明确热力学第一定律和热力学能的概念。明确热和功只在系统与环 境有能量交换时才有意义。熟知功与热正负号的取号惯例及各种过程中功 与热的计算。
3、明确准静态过程与可逆过程的概念。
4、明确U及H都是状态函数，以及状态函数的特性。
5、熟练地应用热力学第一定律计算理想气体在等温、等压、绝热等过程 中的U，H，Q和W。
6、能熟练地运用生成焓、燃烧焓来计算反应焓变。会应用Hess定律和 Kirchhoff定律。
7、了解Carnot循环意义以及理想气体在诸过程中热、功的计算。
8、从微观角度了解能量均分原理和热力第一定律的本质。
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§2.1 热力学概论
一、热力学的基本内容
主要讨论的是过程进行的方向和限度，解决的是过程 进行的可能性的问题。 热力学共有四个基本定律：第零、第一、第二、第三 定律，其中第一、第二定律是热力学的主要基础。
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Wf叫做非膨胀功，是指除膨胀功以外的其他所有形 式的功，即：
Wf Xdx Ydy Zdz
δW pdV (Xdx Ydy Zdz L )
说明：1. 热和功不是系统的属性，是系统和环境能量传递过程中 " "d
的物理量。3 .
2. 热和功都不Qห้องสมุดไป่ตู้是状态函数，其数值与变化途径有关。 和
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（3）隔离系统 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。
环境 无物质交换
隔离系统(1)
无能量交换
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二、系统的性质（热力学变量）
1、广度性质 又称为容量性质，其数值与系统的物质的量成
正比，如体积、质量、熵等。这种性质有加和性， 在数学上是一次齐函数。