《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）热力学第一定律

热力学概论 基本概念 能量守恒 体积功 热与烤 内能与給 热容 绝热过程 节流赚胀 反应热 反应热计算 反应热与温度 习题课 第一章 热力学 第一定律

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

§1.1 热力学概论 一、热力学概念与研究内容 热力学是研究能量相互转换过程中所应遵循的规律的科学。 1、热力学第一定律—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。 2

2 §1.1 热力学概论 热力学是研究能量相互转换过程中所应遵循的规律的科学。 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、热力学概念与研究内容

热力学概念与研究内容 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

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 一、热力学概念与研究内容

二、 热力学的方法特点 1、研究对象为具有足够大量质点的系统 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、终态以及过程进行的外界条件即可进 行计算，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，即不管过程进行的速率。 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 １、研究对象为具有足够大量质点的系统 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、终态以及过程进行的外界条件即可进 行计算，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，即不管过程进行的速率。 二、热力学的方法特点 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、过程与途径 四、热力学平衡 5

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

一、系统和环境System and Surroundings 系统：研究对象 环境：系统以外的，与系统有相互作用的部分 系统与环境有实际的物理边界，或存在虚构的边界。 系统的分类： System 敞开系统 密闭系统 孤立（隔绝）系 open closed 统isolated 物质交换 能量交换 + + 6

6 System 敞开系统 open 密闭系统 closed 孤立(隔绝)系 统 isolated 物质交换 + - - 能量交换 + + - 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，与系统有相互作用的部分 系统与环境有实际的物理边界，或存在虚构的边界

一、 系统和环境System and Surroundings 绝热壁 密闭系统 水蒸气 孤立系统 水 敞开系统 a

7 绝 热 壁 水 水蒸气 敞开系统 孤立系统 一、系统和环境 System and Surroundings 密闭系统

二 状态和状态性质State and State function 状态：系统物理、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，又称状态 函数。 指系统本身具有的宏观物理量，如T,p,p,V,m,U ,H,S.系统所有状态性质都不随时间变化时，称系统处于 一定的状态。 8

8 二、状态和状态性质 State and State function 状态：系统物理、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，又称状态 函数。 指系统本身具有的宏观物理量，如T，p,  ，V，m， U ，H，S. 系统所有状态性质都不随时间变化时，称系统处于 一定的状态

二、状态和状态性质State and State function 状态性质的分类 容量性质(extensive properties） 也称为广度性质，其数值与系统中物质的量成正比，且 有加和性，如V∝n(总)=V+V+. 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 D 注意：两个容量性质相除得强度性质 如p=m/W,'m=Vn

9 ●状态性质的分类 容量性质（ extensive properties ） 也称为广度性质，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：两个容量性质相除得强度性质， 如  ＝m /V, Vm =V /n 二、状态和状态性质 State and State function

状态和状态性质State and State properties ●状态性质的特点 ① 状态性质改变量只与始、终态有关，与途径无关 AX=∫Xx=X,-X,△X=fK=0 ②状态性质的微小变化可以用全微分表示。 如：”=号)r+(, ③只需确定几个状态性质，即可确定一个系统的状态。对 于纯物质单相密闭系统，只需确定二个状态性质即可，如 =f(T,p)或p=f(T, 10

10 ●状态性质的特点 ① 状态性质改变量只与始、终态有关，与途径无关 dV V p dT T p dp V T          +        = ② 状态性质的微小变化可以用全微分表示。 如： p=f(T,V)   = = − 2 1 2 1 X X X dX X X  X = dX = 0 二、状态和状态性质 State and State properties ③只需确定几个状态性质，即可确定一个系统的状态。对 于纯物质单相密闭系统，只需确定二个状态性质即可，如 V=f (T, p) 或 p=f (T,V)