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热力学第一定律ppt引言热力学第一定律是热力学中的基本定律之一。
它表明了能量的守恒原理，也被称为能量守恒定律。
热力学第一定律对于理解能量转化和能量守恒的过程至关重要，应用广泛。
热力学第一定律的表述热力学第一定律可以用如下方式表述：在孤立系统中，能量的增量等于对外界做功和系统热量的和。
这个表述可以用以下数学公式表示：ΔE = Q - W其中，ΔE表示能量的增量，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做功。
能量转化示意图为了更好地理解热力学第一定律，我们可以通过一个能量转化示意图来说明。
能量转化示意图能量转化示意图在这个示意图中，输入的能量被系统吸收，一部分能量被转化为系统内能的增加（热量），一部分能量被系统用于对外做功。
根据热力学第一定律，系统吸收的热量和对外做的功加起来等于能量的增量。
热力学第一定律的应用热力学第一定律在工程和科学研究中有着广泛的应用。
以下是一些具体的应用：热力学循环分析热力学第一定律用于分析各种热力学循环，如卡诺循环和热力学循环。
通过应用热力学第一定律，我们可以确定循环中的能量转化效率、功率输出等参数。
能量守恒分析热力学第一定律可以应用于能量守恒的分析，例如分析能源系统中的能量损失和能量转化过程。
通过分析系统的能量转化过程，我们可以找出能量损失的原因，并采取措施来提高能源利用效率。
温度变化分析热力学第一定律可以用来分析物质的温度变化。
根据热力学第一定律，物质的内能增加会导致温度升高，而内能减少则会导致温度降低。
因此，可以通过热力学第一定律来研究物质的显热效应和隐热效应。
结论热力学第一定律是热力学中的基本定律之一，它表明了能量的守恒原理。
通过应用热力学第一定律，我们可以分析能量的转化过程，研究能源系统的能量损失和能量转化效率，并进一步提高能源利用效率。
热力学第一定律在工程和科学研究中有着广泛的应用，对于理解能量转化和能量守恒的过程起到了重要的作用。
热力学第一定律 能量守恒定律 课件 (共22张PPT)
规律方法——应用能量守恒定律的思路方法(1)能量守恒的核心是总能量不变，因此在应用能量守恒定律时应首先分清系统中哪些能量在相互转化，是通过哪些力做功实现的，这些能量分别属于哪些物体，然后再寻找合适的守恒方程式．(2)在应用能量守恒定律分析问题时，应明确两点：①哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加．②哪个物体的能量减少，哪个物体的能量增加．
(3)应用①各种形式的能可以转化，但能量在转化过程中总伴有内能的损失．②各种互不相关的物理现象，可以用能量守恒定律联系在一起．
1．概念：不消耗任何能量而能永远对外做功的机器．2．结果：17～18世纪，人们提出了许多永动机设计方案，但都以失败而告终．3．原因：设想能量能够无中生有地创造出来，违背了热力学第一定律．4．启示：人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律．
解析：(1)根据热力学第一定律表达式中的符号法则，知Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J．由ΔU＝W＋Q，则W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J＝1.6×105 J．W＞0，说明是外界对气体做了功．(2)Q＝3.5×105 J，W＝－2.3×105 J，则ΔU＝Q＋W＝1.2×105 J，ΔU为正值，说明气体的内能增加1.2×105 J．答案：(1)外界对气体做功 1.6×105 J (2)增加了1.2×105 J
知识点二 能量守恒定律
(3)亥姆霍兹的贡献从理论上把力学中的能量守恒原理推广到热、光、电、磁、化学反应等过程，揭示了它们之间的统一性．4.能量守恒定律(1)内容：能量既不会消失，也不会创生，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而能量的总值保持不变．(2)意义：揭示了自然科学各个分支之间的普遍联系，是自然界内在统一性的第一个有力证据．
3.2 热力学第一定律3.3 能量守恒定律
(3)应用①各种形式的能可以转化，但能量在转化过程中总伴有内能的损失．②各种互不相关的物理现象，可以用能量守恒定律联系在一起．
1．概念：不消耗任何能量而能永远对外做功的机器．2．结果：17～18世纪，人们提出了许多永动机设计方案，但都以失败而告终．3．原因：设想能量能够无中生有地创造出来，违背了热力学第一定律．4．启示：人类利用和改造自然时，必须遵循自然规律．
解析：(1)根据热力学第一定律表达式中的符号法则，知Q＝2.6×105 J，ΔU＝4.2×105 J．由ΔU＝W＋Q，则W＝ΔU－Q＝4.2×105 J－2.6×105 J＝1.6×105 J．W＞0，说明是外界对气体做了功．(2)Q＝3.5×105 J，W＝－2.3×105 J，则ΔU＝Q＋W＝1.2×105 J，ΔU为正值，说明气体的内能增加1.2×105 J．答案：(1)外界对气体做功 1.6×105 J (2)增加了1.2×105 J
知识点二 能量守恒定律
(3)亥姆霍兹的贡献从理论上把力学中的能量守恒原理推广到热、光、电、磁、化学反应等过程，揭示了它们之间的统一性．4.能量守恒定律(1)内容：能量既不会消失，也不会创生，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而能量的总值保持不变．(2)意义：揭示了自然科学各个分支之间的普遍联系，是自然界内在统一性的第一个有力证据．
3.2 热力学第一定律3.3 能量守恒定律
01章 热力学第一定律.ppt
环境
无物质交换 封闭系统
有能量交换
经典热力学主要研究封闭系统 7
系统的分类
（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。
环境 无物质交换
隔离系统(1)
无能量交换
8
系统的分类
（3）隔离系统（isolated system） 有时把系统和影响所及的环境一起作为孤立系
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。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。
10
系统的性质
强度性质
广度性质 物质的量
广度性质(1) 广度性质(2)
m
V U
Um n
统来考虑---使用熵判据常用此思想。
大环境 无物质交换
孤立系统(2)
Siso Ssys Ssur
无能量交换
9
系统的性质
这些性质又称为热力学变量。可分为两类：
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、熵等。这种性质有加和性。
功可以分为体积（/膨胀）功(We)和非体积（/膨 胀）功(Wf 或 W’)，热力学中一般不考虑非膨胀功。
★ 膨胀功 pi >或 pe
We pedV
We
We -
V2
pedV
V1
19
功与过程
1.自由膨胀（free expansion）
pe 0 δWe pedV 0
ppt热力学第一定律
dH d(U pV ) dU pdV Vdp
系统由始态到末态旳焓变
H U ( pV )4. Q来自 U ，Qp H 两关系式旳意义
特定条件下，不同途径旳热已经分别与过 程旳热力学能变、焓变相等，故不同途径旳恒 容热相等，不同途径旳恒压热相等，而不再与 途径有关。
把特殊过程旳过程量和状态量联络起来。
状态函数旳特征可描述为：异途同归，值变 相等；周而复始，数值还原。
状态函数在数学上具有全微分旳性质。
（2） 广度量和强度量 用宏观可测性质来描述系统旳热力学状态，
故这些性质又称为热力学变量。可分为两类：
广度性质（extensive properties）又称为容量性 质，它旳数值与系统旳物质旳量成正比，如体积、 质量、熵等。这种性质有加和性。
系统始态为a压力为pa；末态为z压力为pz，
pz＝1/5pa 。
可逆过程系统对环境做最大功（相反过 程环境对系统作最小功）。
3.理想气体恒温可逆过程
可逆过程,外压和内压相差无穷小
δWr
pdV ,Wr
V2 V1
pdV
理想气体恒温膨胀,则
Wr
nRT
V2 V1
dV V
nRTlnV2 V1
物理化学
第二章 热力学第一定律
The First Law of Thermodynamics
学习要求：
了解热力学基本概念、热力学能和焓旳定 义；掌握热力学第一定律旳文字表述及数 学表述。 了解热与功旳概念并掌握其正、负号旳要 求；掌握体积功计算，同步了解可逆过程 旳意义特点。 要点掌握利用热力学数据计算在单纯pVT 变化、相变化、化学变化过程中系统旳热 力学能变、焓变以及过程热和体积功。
( H p
获奖说课PPT热力学第一定律
6. 数据分析
根据实验数据，计算纯水吸收的热 量以及质量的变化，验证热力学第 一定律。
实验结果与数据分析
结果
实验数据显示，纯水在加热过程中吸收 了一定量的热量，同时质量有所增加。
VS
数据分析
通过计算，可以得出纯水吸收的热量与质 量增加之间的关系。根据热力学第一定律 ，吸收的热量应等于质量增加所对应的能 量。通过对比实验数据和理论值，可以验 证热力学第一定律的正确性。
获奖说课ppt热力学第一定律
目录 Contents
• 热力学第一定律的概述 • 热力学第一定律的表述与理解 • 热力学第一定律的实验验证 • 热力学第一定律的应用实例 • 热力学第一定律的挑战与展望
01
热力学第一定律的概述
定义与公式
定义
热力学第一定律，也称为能量守 恒定律，指出在一个封闭系统中 ，能量不能被创造或消失，只能 从一种形式转化为另一种形式。
确保所有设备正常工作，准备好所 需材料。
2. 称量与记录
使用天平称量一定质量的纯水，记 录其初始质量。
3. 加热与测量
将纯水放入恒温水槽中，开启加热 器加热。同时，使用温度计记录水 温变化，计时器记录加热时间。
4. 热量测量
使用热量计测量加热过程中纯水吸收 的热量。
5. 结果记录
加热完成后，再次使用天平测量纯 水的质量，记录其最终质量。
内能与热量的关系
内能的变化量等于吸收或释放的热量和外界对系统所做功的和，即ΔU=Q+W。当 系统从外界吸收热量时，内能增加；当系统向外界放出热量时，内能减少。
热力学第一定律在封闭系统中的应用
封闭系统的概念
封闭系统是指与外界只有能量交换而没有物质交换的系统。在封闭系统中，系统的状态变化只受到内部因素和外 界作用的影响。
根据实验数据，计算纯水吸收的热 量以及质量的变化，验证热力学第 一定律。
实验结果与数据分析
结果
实验数据显示，纯水在加热过程中吸收 了一定量的热量，同时质量有所增加。
VS
数据分析
通过计算，可以得出纯水吸收的热量与质 量增加之间的关系。根据热力学第一定律 ，吸收的热量应等于质量增加所对应的能 量。通过对比实验数据和理论值，可以验 证热力学第一定律的正确性。
获奖说课ppt热力学第一定律
目录 Contents
• 热力学第一定律的概述 • 热力学第一定律的表述与理解 • 热力学第一定律的实验验证 • 热力学第一定律的应用实例 • 热力学第一定律的挑战与展望
01
热力学第一定律的概述
定义与公式
定义
热力学第一定律，也称为能量守 恒定律，指出在一个封闭系统中 ，能量不能被创造或消失，只能 从一种形式转化为另一种形式。
确保所有设备正常工作，准备好所 需材料。
2. 称量与记录
使用天平称量一定质量的纯水，记 录其初始质量。
3. 加热与测量
将纯水放入恒温水槽中，开启加热 器加热。同时，使用温度计记录水 温变化，计时器记录加热时间。
4. 热量测量
使用热量计测量加热过程中纯水吸收 的热量。
5. 结果记录
加热完成后，再次使用天平测量纯 水的质量，记录其最终质量。
内能与热量的关系
内能的变化量等于吸收或释放的热量和外界对系统所做功的和，即ΔU=Q+W。当 系统从外界吸收热量时，内能增加；当系统向外界放出热量时，内能减少。
热力学第一定律在封闭系统中的应用
封闭系统的概念
封闭系统是指与外界只有能量交换而没有物质交换的系统。在封闭系统中，系统的状态变化只受到内部因素和外 界作用的影响。
热力学第一定律PPT课件
解：
取杜瓦瓶及其中的物
质为系统，Q 0
例：绝热容器中盛有水，另有电源对浸于水中的电 热丝通电，见图。选取（1）水为系统；（2）水与 电热丝一起为系统，问 Q 0,Q 0,Q 0 ； W 0,W 0,W 0 解：
（1）取水为系统，则 系统边界是绝热壁及水 与电热丝交界处
Q 0, W 0
Qp ΔH
def
H U pV
dH dU d pV
dQp dH
不做非体积功时，恒压热等于系统焓的变化， 它只决定于系统的初终态
恒压过程的几点说明：
1 恒压过程只要求外压维持恒定，并且体系的初末 态压强等于外压，即可得到不做非体积功时，恒压 热等于焓变。
2 dQp dH 指的是一个微小恒压过程，并不是指 一个恒压过程中间的一个微元，因为实际过程的中
◆ 恒压(isobaric)过程——p1=p2 =p外 且p外维 持恒定
封闭系统 不做非体积功 恒压过程
Qp DU W DU p外(V2 V1 ) U2 U1 ( p2V2 p1V1 ) (U2 p2V2 ) (U1 p1V1 )
定义：焓 (enthalpy)H
DH DU D pV
（2）取水与电热丝一起为系统，则 Q 0, W 0
2.热力学第一定律(the first law of
thermodynamics)
W Q △U
U1
U2
△U = Q + W
以传热和做功的形式传递的能量，必定等于 系统热力学能的变化
△U = Q + W
◆ 一个过程的热和功 的代数和等于系统状态 函数U的变化，与途径 选择无关；
平衡体系的状态得以发生变化依赖环境的影 响，只有来自于体系外部的影响才能使处于平衡 态的体系发生变化。
取杜瓦瓶及其中的物
质为系统，Q 0
例：绝热容器中盛有水，另有电源对浸于水中的电 热丝通电，见图。选取（1）水为系统；（2）水与 电热丝一起为系统，问 Q 0,Q 0,Q 0 ； W 0,W 0,W 0 解：
（1）取水为系统，则 系统边界是绝热壁及水 与电热丝交界处
Q 0, W 0
Qp ΔH
def
H U pV
dH dU d pV
dQp dH
不做非体积功时，恒压热等于系统焓的变化， 它只决定于系统的初终态
恒压过程的几点说明：
1 恒压过程只要求外压维持恒定，并且体系的初末 态压强等于外压，即可得到不做非体积功时，恒压 热等于焓变。
2 dQp dH 指的是一个微小恒压过程，并不是指 一个恒压过程中间的一个微元，因为实际过程的中
◆ 恒压(isobaric)过程——p1=p2 =p外 且p外维 持恒定
封闭系统 不做非体积功 恒压过程
Qp DU W DU p外(V2 V1 ) U2 U1 ( p2V2 p1V1 ) (U2 p2V2 ) (U1 p1V1 )
定义：焓 (enthalpy)H
DH DU D pV
（2）取水与电热丝一起为系统，则 Q 0, W 0
2.热力学第一定律(the first law of
thermodynamics)
W Q △U
U1
U2
△U = Q + W
以传热和做功的形式传递的能量，必定等于 系统热力学能的变化
△U = Q + W
◆ 一个过程的热和功 的代数和等于系统状态 函数U的变化，与途径 选择无关；
平衡体系的状态得以发生变化依赖环境的影 响，只有来自于体系外部的影响才能使处于平衡 态的体系发生变化。
热力学第一定律ppt课件
变式训练
【例题】一定量的气体从外界吸收了2.6×105J的热量，内能增加了4.2 ×105J。问： ①是气体对外界做了功，还是外界对气体做了功？做了多少焦耳的功？ ②如果气体吸收的热量仍为2.6×105J不变，但是内能只增加了1.6×105J，这一过 程做功情况怎样？
解：①根据ΔU = W + Q 得 W = ΔU － Q = 4.2 ×105J － 2.6×105J= 1.6×105J W为正值，外界对气体做功，做了1.6×105J 的功。 ②同理可得：W＇=ΔU＇－ Q＇=1.6 ×105J － 2.6×105J= － 1.0×105J W为负值，说明气体对外界做功（气体体积变大），做了1.0×105J 的功。
汽缸内有一定质量的气体，压缩气 体的同时给汽缸加热。那么，气体内能的 变化会比单一方式（做功或传热）更明显。 这是为什么呢？
压缩气体，内能增大，给气体加热内能也 是增大。两者叠加所以就更明显。
一方面表明，以不同的方式对系统做功时，
只要系统始末两个状态是确定的，做功的数量就
是确定的；
单纯地对系统做功做功： ΔU=W 焦
分析： ①确定研究对象：汽缸中的气体。
②明确气体状态变化过程。
③正确选取W与Q的正负。
解析：
（2）气体膨胀过程中气体（系统）对外界所做功，W是负值：
W2= F2L2=-9×10²×0.1 J =-900 J
系统向外放热：Q=-30J
气体内能的变化量：ΔU2= W2＋Q2=-900 J - 30J =-930 J
【例题】如图，一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为0.1 m， 这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于2×103N的恒力使活塞移动相同 距离所做的功（图甲）。内燃机工作时汽缸温度高于环境温度，该过程中压缩气体传 递给汽缸的热量为25J。 ⑵燃烧后的高压气体对活塞做功，气体推动活塞移动0.1m，其做的功相当于9×103N的 恒力使活塞移动相同距离所做的功（图乙），该做功过程气体传递给汽缸的热量为30J， 求此做功过程气体内能的变化量。
热力学第一定律 ppt课件
有用功(此即著名的卡诺定理),且该热机效率与工作物
热力学第一定律
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质无关,仅与热源温度有关,从而为热机的研究工作确定了
3.2.1热机
热机是指把持续将热转化为功的机械装置,热机中应用 最为广泛的是蒸汽机。一个热机至少应包含以下三个组成 部分:循环工作物质;两个或两个以上的温度不同的热源,使 工作物质从高温热源吸热,向低温热源放热;对外做功的机 置。热机的简化工作原理图如图1所示。
人们一直在为提高热机的效率而努力,在摸索中对蒸汽 机等热机的结构不断进行各种尝试和改进,尽量减少漏气、 散热和摩擦等因素的影响,但热机效率的提高依旧很微弱。 这就不由得让人们产生疑问:提高热机效率的关键是什么? 热机效率的提高有没有一个限度?
1824年法国青年工程师卡诺分析了各种热机的设计方 案和基本结构,根据热机的基本工作过程,研究了一种理想 热机的效率,这种热机确定了我们能将吸收的热量最大限 度地用来对外做
热力学第一定律
5
2.2数学表达式 2.2.1内能定理
将能量守恒与转换定律应用于热效应就是热力学 第一定律，但是能量守恒与转化定律仅是一种思想， 它的发展应借助于数学。马克思讲过，一门科学只 有达到了能成功地运用数学时，才算真正发展了。 另外，数学还可给人以公理化方法，即选用少数概 念和不证自明的命题作为公理，以此为出发点，层 层推论，建成一个严密的体系。热力学也理应这样 的发展起来。所以下一步应该建立热力学第一定律 的数学表达式。第一定律描述功与热量之间的相互 转化，功和热量都不是系统状态的函数，我们应该 找到一个量纲也是能量的，与系统状态有关的函数 热（力学第即一定律态函数），把它与功和6 热量联系起来，由此说
热力学第同一定律数量上不同比例的配合,与我3 国的五行说十分相似。但是人
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• ②如果放出热量Ｑ，它的内能如何变化？ 变化了多少？
• 如果外界既没有对物体做功，物体也没 有对外界做功，那么物体吸收了多少热 量，它的内能就增加多少，物体放出了 多少热量，它的内能就减少多少.
.
8
3.如果物体在跟外界同时发生做功和热传 递的过程中，内能的变化ΔU与热量Ｑ及 做的功Ｗ之间又有什么关系呢？
②如果气体吸收的热量仍为2.6×105J不变， 但是内能只增加了1.6×105J，这一过程做功情 况怎样？
解：①根据ΔU = W + Q 得
W解=：Δ②U 同－理Q可=得4.2：×W10＇5=JΔ－U ＇－2.6Q×1＇=051J=.61×.61×051J0－5J
W2.为6×正10值= －外界1.0对×气10体5J做W功为，负做值了，1.6说×明10气5J 体的对功外。
对外
（物体对外 界做功）
吸热
（物体从外 界吸热）
放热
（物体对外 界放热）
内能增加 内能减少 内能增加
.
内能减少
6
既然做功和热传递都可以改变物体的内能，那么，功、 热量跟内能的改变之间一定有某种联系，我们就来研究 这个问题.
• 1.一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热 量，那么：
• ①如果外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？ 变化了多少？
分子力作功,所以分子有势能.
• 分子的势能与物体的体积变化有关.
• 内能 物体中所有分子动能和势能的总和叫物体的内能
• 由于分子的动能跟温度有关,分子的势能跟体积有关,因此, 物体的内能跟温度和体积都有关.
• 温度高内能大,体积变化内能变化.
.
5
四.热力学第一定律
改变内能的两种方式
做功
• 如果外界既没有对物体做功，物体也没 有对外界做功，那么物体吸收了多少热 量，它的内能就增加多少，物体放出了 多少热量，它的内能就减少多少.
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3.如果物体在跟外界同时发生做功和热传 递的过程中，内能的变化ΔU与热量Ｑ及 做的功Ｗ之间又有什么关系呢？
②如果气体吸收的热量仍为2.6×105J不变， 但是内能只增加了1.6×105J，这一过程做功情 况怎样？
解：①根据ΔU = W + Q 得
W解=：Δ②U 同－理Q可=得4.2：×W10＇5=JΔ－U ＇－2.6Q×1＇=051J=.61×.61×051J0－5J
W2.为6×正10值= －外界1.0对×气10体5J做W功为，负做值了，1.6说×明10气5J 体的对功外。
对外
（物体对外 界做功）
吸热
（物体从外 界吸热）
放热
（物体对外 界放热）
内能增加 内能减少 内能增加
.
内能减少
6
既然做功和热传递都可以改变物体的内能，那么，功、 热量跟内能的改变之间一定有某种联系，我们就来研究 这个问题.
• 1.一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热 量，那么：
• ①如果外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？ 变化了多少？
分子力作功,所以分子有势能.
• 分子的势能与物体的体积变化有关.
• 内能 物体中所有分子动能和势能的总和叫物体的内能
• 由于分子的动能跟温度有关,分子的势能跟体积有关,因此, 物体的内能跟温度和体积都有关.
• 温度高内能大,体积变化内能变化.
.
5
四.热力学第一定律
改变内能的两种方式
做功
第五章 热力学第一定律与热化学.ppt
标准状态： 标准状态： 固体的标准状态：指定温度下， 压力为P （1）固体的标准状态：指定温度下， 压力为P θ 的纯固体 液体的标准状态：指定温度下，压力为P （2）液体的标准状态：指定温度下，压力为P θ的纯液体 对于水合离子：指定温度下，压力为P 水合离子（ （3）对于水合离子：指定温度下，压力为P θ时，水合离子（溶 液中溶质）的浓度为1mol/L 液中溶质）的浓度为1mol/L （3）气体的标准状态：指定温度下，各气态物质的分压均为P θ 气体的标准状态：指定温度下，各气态物质的分压均为P P θ=100kPa
∆r H
m ,1
= a∆r H
D M+N 2D
m ,1
m ,2
+ b∆r H
m ,3
例：A+B A+B 2M+2N
（1） （2） （3）
m ,2
因为：（1）=（2）+ 1/2（3） 故：
∆r H
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
= ∆r H
+1/ 2∆r H
m ,3
例：p154 5.9
5.5 反应焓变的计算 5.5.1 标准状态
formation mol
在标准状态下，由最稳定的纯态单质生 标准状态下 最稳定的纯态单质生 1mol某物质的焓变称为该物质的标准摩尔 成1mol某物质的焓变称为该物质的标准摩尔 生成焓，单位:kJ.mol 生成焓，单位:kJ.mol-1 。 <0，放热； >0，吸热。 Δf Hmθ<0，放热； Δf Hmθ>0，吸热。
体积功可以用力与 力作用下产生的位 移的乘积来计算。 移的乘积来计算。
= − p ⋅ A⋅ l = − p(V2 −V ) 1 = − p ⋅ ∆V
∆r H
m ,1
= a∆r H
D M+N 2D
m ,1
m ,2
+ b∆r H
m ,3
例：A+B A+B 2M+2N
（1） （2） （3）
m ,2
因为：（1）=（2）+ 1/2（3） 故：
∆r H
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
= ∆r H
+1/ 2∆r H
m ,3
例：p154 5.9
5.5 反应焓变的计算 5.5.1 标准状态
formation mol
在标准状态下，由最稳定的纯态单质生 标准状态下 最稳定的纯态单质生 1mol某物质的焓变称为该物质的标准摩尔 成1mol某物质的焓变称为该物质的标准摩尔 生成焓，单位:kJ.mol 生成焓，单位:kJ.mol-1 。 <0，放热； >0，吸热。 Δf Hmθ<0，放热； Δf Hmθ>0，吸热。
体积功可以用力与 力作用下产生的位 移的乘积来计算。 移的乘积来计算。
= − p ⋅ A⋅ l = − p(V2 −V ) 1 = − p ⋅ ∆V
热力学第一定律-PPT全
以自由滑动（活塞与汽缸间无摩擦、不漏气），也使汽缸内空气温度升高相同温
度，其吸收的热量为Q2。
（1）Q1和Q2哪个大些？
（2）气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会有不同？
（1）Q1＜Q2
（2）定压时，吸热会膨胀。
3．某风景区有一处约20层楼高的瀑布，甚为壮观。请估计：瀑布上、下水潭的水
温因瀑布的机械能转化成内能而相差多少？水的比热容c为 4.2 × 103J/（ · ℃） 。
一、热力学第一定律
1.表述：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它
所做的功的和。
ΔU= Q +W
2.意义：热力学第一定律反映了功、热量跟系统内能改变之间的定量关系。
一、热力学第一定律
3.定律中各量的正、负号及含义
ΔU= Q +W
物理量
符号
意义
符号
意义
W
+
外界对物体做功
-
物体对外界做功
0.14℃
4．奶牛的心脏停止跳动后，大约在1h内体温由37.0℃降低到33.5℃。请你由此估
算，在这种环境下饲养奶牛，要维持一个体重400kg奶牛的内能不变，每天喂养奶
牛的食物至少要能为它提供多少热量？计算时，可以认为奶牛体内绝大部分是水。
水的比热容c为4.2 × 103/（ · ℃） 。
1.41×108J
即外界对气体做功
二、热力学第一定律的应用
运用热力学第一定律解决问题
1.根据符号法则写出各已知量（、、Δ）的正、负。
2.根据方程Δ＝＋求出未知量。
3.再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况。
例题2：一定量的气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收了120J的热量，它的内
度，其吸收的热量为Q2。
（1）Q1和Q2哪个大些？
（2）气体在定容下的比热容与在定压下的比热容为什么会有不同？
（1）Q1＜Q2
（2）定压时，吸热会膨胀。
3．某风景区有一处约20层楼高的瀑布，甚为壮观。请估计：瀑布上、下水潭的水
温因瀑布的机械能转化成内能而相差多少？水的比热容c为 4.2 × 103J/（ · ℃） 。
一、热力学第一定律
1.表述：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它
所做的功的和。
ΔU= Q +W
2.意义：热力学第一定律反映了功、热量跟系统内能改变之间的定量关系。
一、热力学第一定律
3.定律中各量的正、负号及含义
ΔU= Q +W
物理量
符号
意义
符号
意义
W
+
外界对物体做功
-
物体对外界做功
0.14℃
4．奶牛的心脏停止跳动后，大约在1h内体温由37.0℃降低到33.5℃。请你由此估
算，在这种环境下饲养奶牛，要维持一个体重400kg奶牛的内能不变，每天喂养奶
牛的食物至少要能为它提供多少热量？计算时，可以认为奶牛体内绝大部分是水。
水的比热容c为4.2 × 103/（ · ℃） 。
1.41×108J
即外界对气体做功
二、热力学第一定律的应用
运用热力学第一定律解决问题
1.根据符号法则写出各已知量（、、Δ）的正、负。
2.根据方程Δ＝＋求出未知量。
3.再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况或做功情况。
例题2：一定量的气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收了120J的热量，它的内
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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
上一内容
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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。
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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2）等压过程 （3）等容过程
p1 p2 p环 （无钢瓶） dV 0
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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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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
微
小
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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。
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
上一内容
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主要内容
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
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。
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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Q 是状态函数，其数值与变化途径有关。 和
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。
（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。
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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。
§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。
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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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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。
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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。
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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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p1 p2 p环 （无钢瓶） dV 0
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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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环境
无物质交换 封闭系统
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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。
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§ 2.1 热力学概论
§2.3 §2.4 §2.5 §2.6
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§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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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
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。
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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Q 是状态函数，其数值与变化途径有关。 和
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。
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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。
（4）绝热过程 Q 0
（5）环状过程 状态函数 0
2、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
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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。
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4、明确U及H都是状态函数，以及状态函数的特性。
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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
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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。
§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。
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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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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。