第二章 热力学第一定律Microsoft PowerPoint 演示文稿.ppt

第二章 热力学第一定律 2-1 热力学基本概念 5.热力学能 （内能） 定义：系统内部的一切能量之和。符号为“U” 2-3 恒容热、恒压热、焓 1.恒容热 恒容热是系统在恒容且非体积功为零的过程中与环境交换的热，其符号为QV 4.盖斯定律:一个化学反应，不管是一步完成还是几步完成，反应的恒容热与恒压热只取决于始末状态与途径无关。 ④ Cp,m与CV,m的关系 1.理想气体： Cp,m-CV,m=R 2. 气体恒容变温过程 4. 凝聚态物质变温过程 2-5 焦耳实验 2.焦耳实验的讨论 2-6理想气体的等温可逆过程、绝热可逆过程 1.理想气体的等温可逆过程 按照标准摩尔生成焓的定义需明确三点： (1)稳定单质的标准摩尔生成焓为0。 (2)反应物必须是稳定单质。 如 CO (g) +1/2O 2(g)= CO 2 (g) (× ) (3)生成物必须是1摩尔。 如2C(石墨)+2O 2(g)= 2CO 2 (g) (× ) 由标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓可由下式： ?r Hmy = ??B?f Hmy 2. 热力学标准态的规定 热力学中规定，标准状态时的压力——标准压力 py＝100kPa 气体的标准态：不管纯气体还是气体混合物，都是温度T，压力 p y 下,表现出理想气体特性的气体纯物质的状态。 液体(或固体)的标准态：不管纯液体还是液体混合物中的组分，都是温度T，压力py下液体(或固体)纯物质的状态。 注意：热力学标准态的温度T是任意的。不过，许多物质的热力学标准态时的热数据是在T＝298.15K下求得的。 2-10由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓 计算标准摩尔反应焓 1.标准摩尔生成焓 生成反应：由稳定单质生成1mol化合物的反应 。 稳定单质的标准摩尔生成焓，在任何温度T 时均为零。 例如 在298.15K ?fHmy (C，石墨，T）＝0。 而C(无定型)+O 2(g)= CO 2 (g)的摩尔反应焓不是?fHmy (CO 2 ，g) 因为该温度下C的三种相态中(金刚石，石墨，无定型)只有石墨是 稳定的。 由教材和手册中可查得标准摩尔生成焓数据(见附录九)。 标准摩尔生成焓：一定温度及标准状态下，由稳定单质生成1mol化合物的反应焓，叫这种化合物的标准摩尔生成焓。用?f Hmy 表示。 * * 1.系统和环境 系统: 热力学研究的对象。也称物系或体系。 环境: 与系统有直接联系的周围部分。 由大量微粒组成的宏观集合体所表现的行为，叫热力学系统的宏观性质(热力学性质)。如 p,T , V 宏观性质分为两类： 强度性质：与系统中所含物质量的多少无关，无加和性(如 p,T 等)； 广度性质：与系统中所含物质量的多少有关，有加 和性(如V,U,H……等) 相的定义：系统中物理性质及化学性质完全相同的均匀部分。 均相系统(单相系统)—系统中只含一个相； 非均相系统(多相系统)—系统中含有两个及两个以上的相。 2.系统的宏观性质 3.相 状态函数：只与始末状态有关，与经历途径无关的函数。 4. 状态函数 (i) 对于一定量组成不变的均相系统，系统的任意宏观 性质是另外两个独立的宏观性质的函数: Z＝f(x,y)，如 (ii) 状态函数的改变量只决定于系统的始态和终态，而 与变化的过程或途径无关。 理想气体 5.偏微分和全微分在描述系统状态变化上的应用 以 V = f (p,T ) 为例 若Z = f (x、y ), 则其全微分为 定义：系统在一定条件下，经足够长的时间，其各部分的宏观性质都不随时间的改变而改变，此时系统所处的状态叫热力学平衡态。 热力学平衡态应满足如下条件： (1)热平衡：系统各部分T 相等；若不绝热,则T系统= T环境。 (2)力平衡：系统各部分p 相等。 (3)相平衡：系统各相长时间共存,组成和数量不随时间而变。 (4)化学平衡：宏观上系统内的化学反应已停止，系统组成不 随时间改变。 6.热力学平衡态 7.系统的变化过程 过程：在一定环境条件下，系统由始态变化到终态的经过。 而将实现这一过程的具体步骤称为途径。 系统的变化过程分为：p,V,T 变化过程,相变化过程,化学变化过程。 以下列出几种主要的p,V,T 变化过程: (i） 定温过程 T1 = T2 过程中温度恒定。?T=0 。 (ii) 定压过程 p1＝p2 过程中压力恒定。?p=0 。 (iii)定容过程 V1=V2 过程中体积保持恒定。?V=0 。 (iv) 绝热过程 Q＝0