《物理化学》课程教学资源（C）课件 第一章 热力学第一定律

热力学概论能量寺值内能与焙基本概念体积功热与焙反应热与温度反应热计算节流膨胀绝热过程反应热习题课热容

热    容    绝   热   过   程   节    流    膨   胀   反   应   热   反    应    热    计    算    反   应   热   与   温   度   习    题    课    热   力   学   概   论   基   本   概   念   能    量    守    恒    体    积    功    热    与    焓   内   能   与   焓       第 一 章      热力学   第一定律

$1.1热力学概论一、热力学的内容1、热力学第一定律一一变化过程中的能量转换的定量关系。2、热力学第二定律一一变化过程的方向和限度3、热力学第三定律规定熵，解决化学平衡的计算问题。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：如在上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

3 §1.1 热力学概论 1、热力学第一定律 ——变化过程中的能量转换的定 量关系。 2、热力学第二定律 ——变化过程的方向和限度。 3、热力学第三定律——规定熵，解决化学平衡的计 算问题。 一、热力学的内容 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：如在上世纪末进行 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

二热力学的方法：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、只须知道系统的始、终态，既不管过程进行的机理，也无须知道其结构变化。3、在热力学研究中无时间概念，即不管（反应）变化速率例：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

4 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、只须知道系统的始、终态，既不管过程进行的 机理，也无须知道其结构变化。 ３、在热力学研究中无时间概念，即不管（反应） 变化速率。 例：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。 二、热力学的方法：逻辑推理法

$1.2基本概念系统和环境二、状态和状态函数三、相四、过程与途径五、热力学平衡系统

5 §1.2 基本概念 一、系统和环境 二、状态和状态函数 三、相 四、过程与途径 五、热力学平衡系统

系统和环境System and Surroundings系统：研究对象环境：系统以外的，与系统有关的部分系统与环境有实际的或想象的界面分开系统的分类：开系统密闭系统孤立（隔离）系统Systemclosedisolatedopen可以物质交换不可能不可能可以可以能量交换不可能

6          System 敞开系统   open 密闭系统 closed 孤 立 (隔 离 )系 统 isolated 物质交换 可以 不可能 不可能 能量交换 可以 可以 不可能 系统的分类： 一、系统和环境   System and Surroundings 系统：研究对象 环境：系统以外的，与系统有关的部分 系统与环境有实际的或想象的界面分开

例:系统和环境绝热壁水蒸气孤离系统水敬开系统

7 系统和环境 例： 绝 热 壁 水 水蒸气 敞开系统 孤立系统 密闭系统

二、状态和状态函数State and State function状态：系统的物理，化学性质的综合表现：状态性质：系统处于某一状态时的性质，是系统本身所属的宏观物理量。如:T,p, , V,m, U,H,S...状态性质之间互相联系的，不是独立的，在数学上有函数关系，所以又称状态函数如：单相纯物质密闭系统V=f(T,p)或p=f(T,V)

8 二、状态和状态函数 State and State function 状态：系统的物理，化学性质的综合表现; 状态性质：系统处于某一状态时的性质，是系统 本身所属的宏观物理量。                                                       如：T，p, ￾ ，V，m， U，H，S.  状态性质之间互相联系的，不是独立的，在数学 上有函数关系，所以又称状态函数。 如：单相纯物质密闭系统V=f (T, p) 或  p=f (T,V)

1.状态函数的分类容量性质：extensiveproperties其数值与系统中物质的量成正比，且有加和性如 : V.αn, V(总)=V+V,+..强度性质：intensiveproperties其数值与系统中物质的量无关，具不具有加和性如:T，P，注意：1.p+p,+Pz与分压定律的区别2.两个容量性质相除得强度性质如:=m/V,V.=V/n

9 1. 状态函数的分类 容量性质：extensive properties                其数值与系统中物质的量成正比，且有加和性       如：Vi∝ni    V(总)=V1 +V2 +. 强度性质：intensive properties                  其数值与系统中物质的量无关，且不具有加和性                  如：T，p，￾ 注意：1.p≠p1 + p2   与分压定律的区别                          2.两个容量性质相除得强度性质。                          如： ￾ ＝m /V, Vm =V /n

2.状态函数的特点状态函数的改变量只与始、终态有关，与变化途径无关；DX = d"dX = X, - X,DX = odX = 0状态函数的微小变化可以用全微分表示，aep小ae p如 : p=f(T,V)ddTdp:CreCie=TTTVOTOr积分01pap0aedTdv+odp=小COTTVO10

10 2. 状态函数的特点 ①  状态函数的改变量只与始、终态有关，与变化途 径无关；    积分 ②  状态函数的微小变化可以用全微分表示。 如： p=f(T,V)

三、相系统中物理性质和化学性质完全均匀的部分称为相。可分为均相和复相

11 系统中物理性质和化学性质完全均匀的部分 称为相。可分为均相和复相。 三、相