高等教育出版社：《物理化学简明教程》教材配套教学课件（PPT电子教案，第四版）第一章 热力学第一定律

第一章 热力学概论 热力学第一定律 基本概念 能量守恒原理 体积功 热与焓 音通高等数育“十一五国家级规划材 热力学能与焓 执 绝热过程 物理化学简明教程 第四版 节流膨胀) 口水买正程张例水等 反应焓 生成焓燃烧 反应焓与温度 高等教育出版 高等教育出版社 高等教育电子音像出版社

热与焓 热力学能与焓 热容 绝热过程 体积功 基本概念 节流膨胀 反应焓 反应焓与温度 热力学概论 能量守恒原理 生成焓 燃烧 焓 高等教育出版社 高等教育电子音像出版社

§1.1热力学的研究对象 1.热力学的研究对象 (1)变化过程中的能量转换的定量关系 —热力学第一定律 (2)变化过程的方向和限度 热力学第二定律 (3)规定熵——热力学第三定律, 解决化学平衡的计算问题 第一章热力学第一定律 返回目录退出

第一章 热力学第一定律 返回目录 退出 2 §1.1 热力学的研究对象 (1)变化过程中的能量转换的定量关系 (2)变化过程的方向和限度 1.热力学的研究对象 (3)规定熵——热力学第三定律， ——热力学第一定律 ——热力学第二定律 解决化学平衡的计算问题

- 热力学基本原理在化学中的应用—化学热力学 化学热力学主要研究和解决的问题: (1)研究化学过程及该过程中的能量效应; (2)判断化学过程在一定条件下是否可能进行,‖ 该过程的方向和所能取得的产物的最大产量 这些问题的解决,无疑将对生产和科学 发展起着巨大的推动作用。 第一章热力学第一定律 返回目录退出

第一章 热力学第一定律 返回目录 退出 3 热力学基本原理在化学中的应用——化学热力学 (1)研究化学过程及该过程中的能量效应； (2)判断化学过程在一定条件下是否可能进行， 该过程的方向和所能取得的产物的最大产量。 化学热力学主要研究和解决的问题： 这些问题的解决，无疑将对生产和科学 发展起着巨大的推动作用

----------------------------------------------------- 热力学的重要意义 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19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。 第一章热力学第一定律 返回目录退出

第一章 热力学第一定律 返回目录 退出 4 热力学的重要意义 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19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

「2.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)只需知道系统的始、终态,即不管过程进行的 机理,也无需知道其结构变化。 这是热力学所以能简易而方便的得到广泛应 用的重要原因。但亦正是由于这个原因,热力学 对过程之能否自发进行的判断,就只是知其然而 不知其所以然,即不知过程发生的内在原因。 第一章热力学第一定律 返回且录退出

第一章 热力学第一定律 返回目录 退出 5 (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)只需知道系统的始、终态，即不管过程进行的 机理，也无需知道其结构变化。 2. 热力学的方法：逻辑推理法 热力学的方法特点： 这是热力学所以能简易而方便的得到广泛应 用的重要原因。但亦正是由于这个原因，热力学 对过程之能否自发进行的判断，就只是知其然而 不知其所以然，即不知过程发生的内在原因

- 热力学的方法特点 (3)在热力学研究中无时间概念,即不管(反应) 变化速率。 例如根据热力学计算,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。 这些特点既是热力学方法的优点,也是 它的局限性。 第一章热力学第一定律 返回且录退出

第一章 热力学第一定律 返回目录 退出 6 例如根据热力学计算，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。 热力学的方法特点： (３)在热力学研究中无时间概念，即不管（反应） 变化速率。 这些特点既是热力学方法的优点，也是 它的局限性

- §1.2几个基本概念 1.系统和环境 2状态和状态函数 3.过程与途径 4.热力学平衡系统 第一章热力学第一定律 返回目录退出

第一章 热力学第一定律 返回目录 退出 7 §1.2 几个基本概念 1. 系统和环境 2. 状态和状态函数 3. 过程与途径 4. 热力学平衡系统

- A.系统和环境 系统:研究对象 环境:系统以外的,与系统有关的部分 系统与环境由实际的或想象的界面分开 系统的分类: 系统敞开系统密闭系统孤立(隔离)系统 open system closed system isolated system 物质交换 可以 不能 不能 能量交换 可以 可以 不能 实例(见下页)水为系统水+水蒸气所有物质 第一章热力学第一定律 返回目录退出 8

第一章 热力学第一定律 返回目录 退出 8 系统 敞开系统 open system 密闭系统 closed system 孤立(隔离)系统 isolated system 物质交换 可以 不能 不能 能量交换 可以 可以 不能 实例(见下页) 水为系统 水＋水蒸气 所有物质 系统的分类： 1. 系统和环境 系统：研究对象 环境：系统以外的，与系统有关的部分 系统与环境由实际的或想象的界面分开

- 系统和环境例: 绝热壁 孤立系统 水蒸气 密闭系统 水 敞开系统 /、/ 第一章热力学第一定律 返回且录退出

第一章 热力学第一定律 返回目录 退出 9 绝 热 壁 系统和环境 例： 水 水蒸气 孤立系统 密闭系统 敞开系统

一-----=--2 - 2状态和状态函数 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:7,p,p,V,m,U,H,S. ‖状态性质之间互相联系,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,当温度、体积、压力 ‖其中两个量确定后,系统的状态也确定了。 即p=f(T,1),或Vf(T,p) 第一章热力学第一定律 返回目录退出10

第一章 热力学第一定律 返回目录 退出 10 2. 状态和状态函数 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。 状态性质之间互相联系，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，当温度、体积、压力 其中两个量确定后，系统的状态也确定了。 如：T，p， ，V，m， U，H，S… 即p=f (T,V) ，或V=f (T, p)