《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）第1章 热力学第一定律

热力学概论 基本概念 能量守恒 体积功 热与烩 内能与烩 热容 绝热过程 节流膨账 反应热 反应热计算 反应执写温度 习题课

§1.1热力学概论 一、热力学的内容 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。 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：如在上世纪未进行 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。 2

高炉炼铁 Fe2O:(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) *问题：出口气体中含有22%~28%C0? *以前认为是CO与铁矿石接触时间不够。 *解决办法：加高炉身、升高炉温。 *结果：出口气体中C0含量并未明显减少。 *热力学计算表明，此反应不能进行到底

合成氨的反应 N2(g)+3H2(g)=2NHL3(g) 目前的反应条件：高温、高压。 根据热力学计算，该反应可以在常温、 常压下进行。 解决办法：研究有效的催化剂及寻找最 佳的反应途径

寻找新的电池体系 Lithium Batteries 1,000 >550km >400kn >225 40 Toda >200km 200 04 50 km 80km 100 km Pb-acid Ni-Cd Ni-MH Li-ion Future Zn-air Li-S 1-3 50 Price (USs kW h) 200 600900600 <150<150<150 150 Secondary Battery Systems Available Under development XBJoue pajeinoje

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

§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

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 系统的分类： System 敞开系统 密闭系统 孤立（隔离）系 open closed 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 8

系统和环境例： 绝热壁 水蒸气 孤系统 水 敞开系统 9

体系和环境 敞开体系 封闭体系 孤立体系 10