热力学第一定律及其应用.ppt
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• 根据热力学第二定律来判断化学变化的方向与 限度问题。
• 根据热力学第三定律来解决有关熵变的计算问 题。
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2021/3/12
热力学的方法和局限性
热力学方法是一种演绎的方法 •研究对象是大数量分子的集合体，研究 宏观性质，所得结论具有统计意义。
•只考虑变化前后的净结果，不考虑物质 的微观结构和反应机理。
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2021/3/12
热学(thermal physics)概述
• 宏观物体(macroscopic body)是由大量微观粒子组成 的, 这些粒子在永不停息地作随机运动(random motion).这种大量微观粒子的随机运动, 称为热运动
(thermal motion).
• 热学: 研究热运动的性质和规律
热学
热力学(thermodynamics): 研究物质热运动的宏观理论, 以热力学第零定律,第一定律,第二定律和第三定律 这些基本规律为基础
统计力学(statistical mechanics): 研究物质热运动的微 观理论,认为宏观量是微观量的统计平均值.
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2021/3/12
热力学概论
热力学的基本内容：
热力学的一套四个定律是热力学的基本理论。 • 热力学第零定律反映了热平衡的条件及热平衡规律，
它引进了系统的状态函数（状态参量）——温度。 • 热力学第一定律反映了热运动过程中所应该遵从的
能量守恒和转换规律，它引进了系统的状态函数— —内能，指出系统内所发生的热力学过程中的热量、 内能和功之间的联系和相互转换的数量关系，第一 定律也可以表述为：第一类永动机是不可能造成的。
现在我们让这两个系统通过固定的导热壁互相接触, 这种接 触叫做热接触。
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2021/3/12
1.2热平衡和热力学第零定律——温度的概念
热平衡：热接触的两个系统，经过一段时间后, 两个系统的状态便不再随时间变化, 表明它们 已经达到了一个共同的平衡态, 我们称这两个 系统达到了热平衡(thermal equilibrium)。
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2021/3/12
热力学与统计力学的区别
▲ 热力学（thermodynamics） 宏观基本实验规律 逻辑推理 热现象规律
特点：普遍性、可靠性。 ▲ 统计力学（statistical mechanics）
对微观结构提 统计方法 出模型、假设
热现象规律
特点：可揭示本质，但受模型局限。
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假设有两个热力学系统, 原来各处在一定的平衡态. 在没有 电磁作用的情况下, 如果我们用一块类似石棉板的材料做成的固 定的厚壁将它们隔开, 则它们的状态参量将彼此不产生影响, 可 以各自独立地变化. 具有这种性质的界壁叫做绝热壁。
如果这固定的器壁由金属材料等作成, 这时尽管被隔开的两 个系统之间仍不发生物质的交换和力的相互作用, 但它们的状态 参量将互相关联, 这种界壁叫做导热壁。
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2021/3/12
热力学的基本内容
• 热力学第二定律反映了实际热运动过程发生时 所遵循的不可逆性，它引进了系统的状态函 数——熵，指出在封闭系统中，热现象宏观过 程总是向着熵增加的方向进行，当熵到达最大 值时，系统到达平衡态。第二定律也可以表述 为：第二类永动机是不可能造成的。
热力学第零定律：如果两个热力学系统中的每一 个都与第三个热力学系统处于热平衡, 则它们 彼此也必定处于热平衡. 这称为热力学第零定 律(zeroth law of thermodynamics)或热平衡定律.
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2021/3/12
1.2热平衡和热力学第零定律——温度的概念
•能判断变化能否发生以及进行到什么程 度，但不考虑变化所需要的时间。
局限性 不知道反应的机理、速率和微观性
质，只讲可能性，不讲现实性。
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2021/3/12
1.2热平衡和热力学第零定律——温度的概念
• 热力学第零定律是以热平衡概念为基础，对温度进行 定义的定律。
• 为了说明热平衡需引入以下三个概念：
物理化学电子教案—第一章
U Q W
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2021/3/12
第一章 热力学第一定律及其应用
1.1 热力学概论 1.2 热平衡和热力学第零定律 1.3 热力学的一些基本概念 1.4 热力学第一定律 1.5 准静态过程与可逆过程 1.6 焓 1.7 热容 1.8 热力学第一定律对理想气体的应用
• 热力学第零定律表明: 处在同一平衡态的所有系统都具有一 个共同的宏观性质, 我们定义这个决定系统热平衡的宏观性 质为温度(temperature)。
• 关于热力学第零定律的说明: 热平衡定律是20世纪30年代由 R.H.Fowler提出的, 远在热力学第一, 第二定律提出80年之 后。 但在逻辑上它应该在那两条定律之前, 故称为第零定 律。
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2021/3/12
热力学概论
热力学是热学理论的一个方面。热力学主 要是从宏观角度出发按能量转化的观点来研究 物质的热性质、热现象和热现象所服从的规律， 它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时 遵从的宏观规律。包含当系统状态变化时所引 起的一些物理量的变化，或者反之，当某些物 理量变化时，所引起的系统状态的变化。 广义 地说，热力学是研究系统宏观性质变化之间关 系的科学。
• 热力学第三定律是一个关于低温现象的定律， 主要是阐明了规定熵的数值。原则上只要利用 热化学的有关数据就能解决有关化学平衡的计 算问题。
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2021/3/12
化学热力学及其内容
• 把热力学中的最基本的原理用来研究化学现象 以及和化学有关的物理现象，称为化学热力学。
• 根据热力学第一定律来计算化学变化中的热效 应。
1.9 Carnot循环
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2021/3/12
第一章 热力学第一定律及其应用
1.10 实际气体 1.11 热化学 1.12 赫斯定律 1.13 几种热效应 1.14 反应热与温度的关系——基尔霍夫定律 1.15 绝热反应——非等温反应 *1.16 热力学第一定律的微观说明
• 根据热力学第三定律来解决有关熵变的计算问 题。
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热力学的方法和局限性
热力学方法是一种演绎的方法 •研究对象是大数量分子的集合体，研究 宏观性质，所得结论具有统计意义。
•只考虑变化前后的净结果，不考虑物质 的微观结构和反应机理。
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热学(thermal physics)概述
• 宏观物体(macroscopic body)是由大量微观粒子组成 的, 这些粒子在永不停息地作随机运动(random motion).这种大量微观粒子的随机运动, 称为热运动
(thermal motion).
• 热学: 研究热运动的性质和规律
热学
热力学(thermodynamics): 研究物质热运动的宏观理论, 以热力学第零定律,第一定律,第二定律和第三定律 这些基本规律为基础
统计力学(statistical mechanics): 研究物质热运动的微 观理论,认为宏观量是微观量的统计平均值.
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热力学概论
热力学的基本内容：
热力学的一套四个定律是热力学的基本理论。 • 热力学第零定律反映了热平衡的条件及热平衡规律，
它引进了系统的状态函数（状态参量）——温度。 • 热力学第一定律反映了热运动过程中所应该遵从的
能量守恒和转换规律，它引进了系统的状态函数— —内能，指出系统内所发生的热力学过程中的热量、 内能和功之间的联系和相互转换的数量关系，第一 定律也可以表述为：第一类永动机是不可能造成的。
现在我们让这两个系统通过固定的导热壁互相接触, 这种接 触叫做热接触。
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1.2热平衡和热力学第零定律——温度的概念
热平衡：热接触的两个系统，经过一段时间后, 两个系统的状态便不再随时间变化, 表明它们 已经达到了一个共同的平衡态, 我们称这两个 系统达到了热平衡(thermal equilibrium)。
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热力学与统计力学的区别
▲ 热力学（thermodynamics） 宏观基本实验规律 逻辑推理 热现象规律
特点：普遍性、可靠性。 ▲ 统计力学（statistical mechanics）
对微观结构提 统计方法 出模型、假设
热现象规律
特点：可揭示本质，但受模型局限。
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假设有两个热力学系统, 原来各处在一定的平衡态. 在没有 电磁作用的情况下, 如果我们用一块类似石棉板的材料做成的固 定的厚壁将它们隔开, 则它们的状态参量将彼此不产生影响, 可 以各自独立地变化. 具有这种性质的界壁叫做绝热壁。
如果这固定的器壁由金属材料等作成, 这时尽管被隔开的两 个系统之间仍不发生物质的交换和力的相互作用, 但它们的状态 参量将互相关联, 这种界壁叫做导热壁。
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热力学的基本内容
• 热力学第二定律反映了实际热运动过程发生时 所遵循的不可逆性，它引进了系统的状态函 数——熵，指出在封闭系统中，热现象宏观过 程总是向着熵增加的方向进行，当熵到达最大 值时，系统到达平衡态。第二定律也可以表述 为：第二类永动机是不可能造成的。
热力学第零定律：如果两个热力学系统中的每一 个都与第三个热力学系统处于热平衡, 则它们 彼此也必定处于热平衡. 这称为热力学第零定 律(zeroth law of thermodynamics)或热平衡定律.
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1.2热平衡和热力学第零定律——温度的概念
•能判断变化能否发生以及进行到什么程 度，但不考虑变化所需要的时间。
局限性 不知道反应的机理、速率和微观性
质，只讲可能性，不讲现实性。
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1.2热平衡和热力学第零定律——温度的概念
• 热力学第零定律是以热平衡概念为基础，对温度进行 定义的定律。
• 为了说明热平衡需引入以下三个概念：
物理化学电子教案—第一章
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第一章 热力学第一定律及其应用
1.1 热力学概论 1.2 热平衡和热力学第零定律 1.3 热力学的一些基本概念 1.4 热力学第一定律 1.5 准静态过程与可逆过程 1.6 焓 1.7 热容 1.8 热力学第一定律对理想气体的应用
• 热力学第零定律表明: 处在同一平衡态的所有系统都具有一 个共同的宏观性质, 我们定义这个决定系统热平衡的宏观性 质为温度(temperature)。
• 关于热力学第零定律的说明: 热平衡定律是20世纪30年代由 R.H.Fowler提出的, 远在热力学第一, 第二定律提出80年之 后。 但在逻辑上它应该在那两条定律之前, 故称为第零定 律。
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热力学概论
热力学是热学理论的一个方面。热力学主 要是从宏观角度出发按能量转化的观点来研究 物质的热性质、热现象和热现象所服从的规律， 它揭示了能量从一种形式转换为另一种形式时 遵从的宏观规律。包含当系统状态变化时所引 起的一些物理量的变化，或者反之，当某些物 理量变化时，所引起的系统状态的变化。 广义 地说，热力学是研究系统宏观性质变化之间关 系的科学。
• 热力学第三定律是一个关于低温现象的定律， 主要是阐明了规定熵的数值。原则上只要利用 热化学的有关数据就能解决有关化学平衡的计 算问题。
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化学热力学及其内容
• 把热力学中的最基本的原理用来研究化学现象 以及和化学有关的物理现象，称为化学热力学。
• 根据热力学第一定律来计算化学变化中的热效 应。
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第一章 热力学第一定律及其应用
1.10 实际气体 1.11 热化学 1.12 赫斯定律 1.13 几种热效应 1.14 反应热与温度的关系——基尔霍夫定律 1.15 绝热反应——非等温反应 *1.16 热力学第一定律的微观说明