武汉大学：《物理化学》课程教学资源（PPT课件）第一章 热力学第一定律（1.1-1.6）

物理化学 第一章 热力学第一定律

物理化学 第一章 热力学第一定律

热力学第一定律 天长地久 ● 人法地 地法天 天法道 道法自然 ·老子： 6 道德经

• 天长地久 • 人法地 地法天 天法道 道法自然 • 老子：“ 道德经” 热力学第一定律

热力学第一定律 《物质的内能、热力学第一定律 必物质的焓 冬理想气体 必物质的热容 必等温过程、等压过程、绝热过程 必可逆过程、不可逆过程、准静过程 必实际气体、焦汤效应 必热化学

热力学第一定律 ❖ 物质的内能、 热力学第一定律 ❖ 物质的焓 ❖ 理想气体 ❖ 物质的热容 ❖ 等温过程、等压过程、绝热过程 ❖ 可逆过程、不可逆过程、准静过程 ❖ 实际气体、焦汤效应 ❖ 热化学

第一章 热力学第一定律 first law of thermodynamics) 物质的能量：任何物质所包含的能量为： E=U+T+V ·E:物质所含的全部能量，即总能量 ·T:物质具有的宏观动能，如：T=1/2mV2. ·:物质所具有的势能，如重力势能等. U:物质的内能，含粒子的平动能、转动能、振动 能、核运动能量、电子运动能量和分子间势 能等

第一章 热力学第一定律 （first law of thermodynamics） • 物质的能量: 任何物质所包含的能量为: • E = U+T+V • E: 物质所含的全部能量,即总能量. • T: 物质具有的宏观动能, 如: T=1/2·mV2 . • V: 物质所具有的势能, 如重力势能等. • U: 物质的内能,含粒子的平动能、转动能、振动 能、核运动能量、电子运动能量和分子间势 能等

。第一节 热力学第一定律 0一、 热力学第一定律(first law of thermodynamics) ·自然界的能量既不能创生，也不会消天 ·热力学第一定律即为：能量守恒原理 ·更广泛地可定义为： 物质不灭定律。 ·第一定律可表述为： 第一类永动机不可能

• 第一节 热力学第一定律 • 一、热力学第一定律(first law of thermodynamics) • 自然界的能量既不能创生,也不会消灭. • 热力学第一定律即为： 能量守恒原理. • 更广泛地可定义为： 物质不灭定律. • 第一定律可表述为: 第一类永动机不可能

二、第一定律数学表达式 ·当体系经历任一变化，从一始态到一末态， 体系的总能量将发生变化，对于一般化学 体系，其T、V等能量不会变化，主要是 体系的内能发生变化，故体系总能量的变 化等于体系内能的改变值： B △E=△U 因为宇宙的总能量是不变的，故体系能量的变化必 来自于周围环境。 若体系的能量增加，则环境的能量减少； 若体系的能量减少；则环境的能量增加

二、第一定律数学表达式 • 当体系经历任一变化，从一始态到一末态, 体系的总能量将发生变化，对于一般化学 体系，其T、V等能量不会变化，主要是 体系的内能发生变化，故体系总能量的变 化等于体系内能的改变值： • E＝U A B 因为宇宙的总能量是不变的，故体系能量的变化必 来自于周围环境。 若体系的能量增加，则环境的能量减少； 若体系的能量减少；则环境的能量增加

体系与环境之间的能量交换形式只有热与功两种，故有： △U=O+W （体系对外做功为负) 上式即为热力学第一定律的数学表达式。 其物理意义是： 自然界的能量是恒定的，若体系的内能 发生了变化（△U),其值必定等于体系与环 境之问能量交换量(Q、W)的总和。 由于功W的符号系统的不同，热力学第一定律也可表示为： △U=Q-W （体系对外做功为正)

由于功W的符号系统的不同，热力学第一定律也可表示为： U ＝Q－W （体系对外做功为正） 体系与环境之间的能量交换形式只有热与功两种，故有： U ＝Q＋W （体系对外做功为负） 上式即为热力学第一定律的数学表达式。 其物理意义是： 自然界的能量是恒定的，若体系的内能 发生了变化（U），其值必定等于体系与环 境之间能量交换量（Q、W）的总和

建立热力学第一定律的历史背景： 在人们尚未认识到热力学第一定律（即能量 守恒原理)以前，对热量的本质缺乏正确的认 识。当时的科学界普遍认为热是以某中形式存 在的物质，并称之为热素。 物体温度高，意味着所含的热素较多；温度 低，则所含热素少。 当高温物体与低温物体相接触时，热素将从 多的一方流向少的一方，于是，高温物体温度 降低，低温物体温度升高

建立热力学第一定律的历史背景： 在人们尚未认识到热力学第一定律（即能量 守恒原理）以前，对热量的本质缺乏正确的认 识。当时的科学界普遍认为热是以某中形式存 在的物质，并称之为热素。 物体温度高，意味着所含的热素较多；温度 低，则所含热素少. 当高温物体与低温物体相接触时，热素将从 多的一方流向少的一方，于是，高温物体温度 降低，低温物体温度升高

1840年，英国科学家Joule做了一系列实验，证 明了热量就是能量。并从实验数据得出了热功当 量：Joule发现把一磅水提高一华氏度，需消耗 772英尺一磅的机械能，相当于1ca=4.157J。 常用的热量单位是卡(ca): 一克纯水从14.50C升至15.50C所需的热量 热力学所采用的热功当量为： 1cal=4.184J

1840年 ，英国科学家Joule做了一系列实验，证 明了热量就是能量。并从实验数据得出了热功当 量：Joule发现把一磅水提高一华氏度，需消耗 772英尺－磅的机械能，相当于1cal=4.157 J。 常用的热量单位是卡(cal)： 一克纯水从14.5 0C升至15.5 0C所需的热量 热力学所采用的热功当量为: 1cal = 4.184 J

第二节 焓(enthalpy) ·一.等压过程和焓 若体系经历一等压过程，且不作有用功由热力 学第一定律： △U=Q+W=Q-p外dV 等压过程： P外=P2P1 ● △U=Q-p1or2(V2-V1) 对上式进行改写： (U2-U)=Q-(P2V2-pV) (U2+p2V2)-(U1+p1V1)=Qp (1)

第二节 焓 (enthalpy) • 一 . 等压过程和焓 • 若体系经历一等压过程,且不作有用功,由热力 学第一定律: • U＝Q＋W＝Q－∫p外dV • 等压过程： p外＝p2=p1 • U＝Q－p1or2(V2－V1 ) • 对上式进行改写： • (U2－U1 )＝Q－(p2V2－p1V1 ) • (U2+p2V2 )－(U1+p1V1 )＝Qp (1)