《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）第02章 热力学第一定律（1/2，2.1-2.9）

第二章热力学第一定律及其应用 环境 I surroundings 无物质交换 △U=Q+W 封闭系统 system 有能量交换 The First Law of Thermodynamics

1 第二章 热力学第一定律及其应用 环境 surroundings 无物质交换 封闭系统 Closed system 有能量交换  = + U Q W

第二章热力学第一定律 §2.1热力学概论 §2.2热平衡和热力学第零定律—温度的概念 §2.3热力学的一些基本概念 §2.4热力学第一定律 §2.5 准静态过程与可逆过程 §2.6 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 2 ⑥也东2大￥

2 第二章 热力学第一定律 § 2.1 热力学概论 §2.2 热平衡和热力学第零定律──温度的概念 §2.8 热力学第一定律对理想气体的应用 §2.3 热力学的一些基本概念 §2.4 热力学第一定律 §2.5 准静态过程与可逆过程 §2.6 焓 §2.7 热容 §2.9 Carnot循环

第二章 热力学第一定律 §2.10 Joule-Thomson?效应 §2.11 热化学 §2.12 Hess定律 §2.13 几种热效应 §2.14 反应焓变与温度的关系一Kirchhoff,定律 §2.15 绝热反应一非等温反应 *§2.16 热力学第一定律的微观诠释 *§2.17 由热力学第零定律导出温度的概念 *§2.18 关于以J(焦耳)作为能量单位的说明 3 ⑥少本开2大￥

3 第二章 热力学第一定律 §2.10 Joule– Thomson效应 §2.11 热化学 §2.12 Hess定律 §2.13 几种热效应 §2.14 反应焓变与温度的关系－Kirchhoff定律 §2.15 绝热反应──非等温反应 *§2.16 热力学第一定律的微观诠释 *§2.17 由热力学第零定律导出温度的概念 *§2.18 关于以J(焦耳)作为能量单位的说明

§2.1热力学概论 ◆热力学的基本内容 ·研究宏观系统的热与其他形式能量之间的相互转 换关系及其转换过程中所遵循的规律； •化学热力学是用热力学基本原理研究化学现象和相 关的物理现象； 热力学共有四个基本定律：第零、第一、第二、第 三定律，都是人类经验的总结。第一、第二定律是 热力学的主要基础； ·根据第一定律计算变化过程中的能量变化，根据 第二定律判断变化的方向和限度。 4

4 • 研究宏观系统的热与其他形式能量之间的相互转 换关系及其转换过程中所遵循的规律； •化学热力学是用热力学基本原理研究化学现象和相 关的物理现象; •热力学共有四个基本定律：第零、第一、第二、第 三定律，都是人类经验的总结。第一、第二定律是 热力学的主要基础; ◆ 热力学的基本内容 • 根据第一定律计算变化过程中的能量变化，根据 第二定律判断变化的方向和限度。 §2.1 热力学概论

§2.1热力学概论 ◆热力学的方法和局限性 ·热力学方法是一种演绎的方法，结合经验所得的 基本定律进行演绎推理，指明宏观对象的性质、变 化方向和限度。 ·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。 ·热力学方法的特点：不考虑物质的微观结构和反 应进行的机理。 5

5 ◆ 热力学的方法和局限性 • 热力学方法是一种演绎的方法，结合经验所得的 基本定律进行演绎推理，指明宏观对象的性质、变 化方向和限度。 § 2.1 热力学概论 • 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。 • 热力学方法的特点：不考虑物质的微观结构和反 应进行的机理

§2.1热力学概论 ◆热力学的方法和局限性 局限性 ·不知道反应的机理和反应速率（只考虑始终态， 不考虑具体途径，无时间概念) ·不研究系统的宏观性质与微观结构之间的关系 ·可以指出进行实验和改进工作的方向，讨论变 化的可能性，但无法指出如何将可能性变为现 实的方法和途径。 6 ⑥少东m2大￥

6 局限性 • 不知道反应的机理和反应速率(只考虑始终态， 不考虑具体途径，无时间概念) § 2.1 热力学概论 • 不研究系统的宏观性质与微观结构之间的关系 • 可以指出进行实验和改进工作的方向，讨论变 化的可能性，但无法指出如何将可能性变为现 实的方法和途径。 ◆ 热力学的方法和局限性

§2.2 热平衡和热力学第零定律 ◆ 温度的概念 将A和B用绝热壁隔开，而让A和B分别与C达成热 平衡。 绝热☐ 导热 然后在A和B之间换成导热壁，而让A和B与C之间用 绝热壁隔开，则观察不到A和B的状态有任何变化。 7

7 §2.2 热平衡和热力学第零定律 将A和B用绝热壁隔开，而让A和B 分别与C达成热 平衡。 A B C A B C 然后在A和B之间换成导热壁，而让A和B 与C之间用 绝热壁隔开，则观察不到A和B的状态有任何变化。 绝热 导热 ◆ 温度的概念

◆温度的概念 A和B分别与C达成热平衡，则A和B也处于热平 衡，这就是热平衡定律或热力学第零定律。 当A和B达成热平衡时，它们具有相同的温度。 由此产生了温度计，C相当于起了温度计的作用。 8

8 A和B分别与C达成热平衡，则A和B也处于热平 衡，这就是热平衡定律或热力学第零定律。 当A和B达成热平衡时，它们具有相同的温度。 由此产生了温度计，C相当于起了温度计的作用。 ◆ 温度的概念 A B C A B C

§2.3 热力学的一些基本概念 ◆ 系统与环境 系统（system) 在科学研究时必须先确定研 究对象，把一部分物质与其余 环境 分开，这种分离可以是实际的 ，也可以是想象的。 系统 这种被划定的研究对象称 为系统，亦称为体系或物系。 环境（surroundings). 与系统密切相关、有相互作用 系统与环境 或影响所能及的部分称为环境。 9

9 §2.3 热力学的一些基本概念 系统（system） 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。 环境（surroundings） 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。 环境 系统 系统与环境 ◆ 系统与环境 这种被划定的研究对象称 为系统，亦称为体系或物系

◆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(open system) 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 有能量交换 经典热力学不研究敞开系统。 10 ⑦也本开上大学

10 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） 环境 有物质交换 敞开系统 有能量交换 系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。 ◆ 系统的分类 经典热力学不研究敞开系统