第二章热力学第一定律-精品文档资料.ppt

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1、 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！1 1/205/205物理化学电子教案物理化学电子教案第二章第二章 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！2 2/205/205 热热力力学学的的理理论论基基础础是是热热力力学学第第一一、第第二二及及第第三三定定律律 它的研究对象是以由大量粒子组成的它的研究对象是以由大量粒子组成的宏观系统宏观系统。热热力力学学研研究究问问题题的的方方法法特特点点

2、是是不不涉涉及及物物质质系系统统内内部部粒粒子子的的微微观观结结构构，只只涉涉及及物物质质系系统统变变化化前前后后状状态态的的宏宏观性质观性质 因此热力学研究问题的方法属于因此热力学研究问题的方法属于宏观方法宏观方法。热力学的研究对象和方法热力学的研究对象和方法 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！3 3/205/205热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第二定律热力学第二定律热力学第二定律热力学第二定律热力学第三定律热力学第三定律热力学第三定律热力学第三定律热

3、力学能热力学能热力学能热力学能焓焓焓焓、熵、熵、熵、熵亥姆霍兹函数亥姆霍兹函数亥姆霍兹函数亥姆霍兹函数A A吉布斯函数吉布斯函数吉布斯函数吉布斯函数 热力学公式或结论热力学公式或结论热力学公式或结论热力学公式或结论 热力学的研究对象和方法热力学的研究对象和方法 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！4 4/205/205pVT变化过程变化过程相变化过程相变化过程化学变化过程化学变化过程 能量转化规律能量转化规律过程方向和限度过程方向和限度热力学的局限性：热力学的局限性：仅指出可能性，不考虑

4、时间因素仅指出可能性，不考虑时间因素,不解决变化历程，不解决变化历程，变化的速率，个别粒子行为变化的速率，个别粒子行为。热力学的研究对象和方法热力学的研究对象和方法 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！5 5/205/205第二章热力学第一定律第二章热力学第一定律2.12.1热力学基本概念与术语热力学基本概念与术语热力学基本概念与术语热力学基本概念与术语2.22.2热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律2.32.3恒容热、恒压热与焓恒容热、恒压热与焓恒容热、恒压热与焓恒

5、容热、恒压热与焓2.42.4热容热容热容热容2.52.5相变焓相变焓相变焓相变焓2.62.6标准摩尔反应焓标准摩尔反应焓标准摩尔反应焓标准摩尔反应焓2.7.2.7.化学反应标准摩尔反应焓的计算化学反应标准摩尔反应焓的计算化学反应标准摩尔反应焓的计算化学反应标准摩尔反应焓的计算2.82.8化学反应恒容热与恒压热的计算化学反应恒容热与恒压热的计算化学反应恒容热与恒压热的计算化学反应恒容热与恒压热的计算2.92.9可逆过程可逆过程可逆过程可逆过程与可逆体积功的计算与可逆体积功的计算与可逆体积功的计算与可逆体积功的计算2.102.10真实气体的节流膨胀真实气体的节流膨胀真实气体的节流膨胀真实气体的节流

6、膨胀 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！6 6/205/20521热力学基本概念与术语热力学基本概念与术语1、系统和环境、系统和环境2、状态与状态函数、状态与状态函数3、热力学平衡、热力学平衡、过程与途径、过程与途径、热与功、热与功、热力学能、热力学能 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！7 7/205/205系统系统:热力学研究的对象。热力学研究的对象。环境环境:系统以外与系统

7、有关的那部分物质或空间。系统以外与系统有关的那部分物质或空间。系统与环境的划分不是固定不变的。系统与环境的划分不是固定不变的。注：注：系统与环境间有界面系统与环境间有界面(假想的或真实的假想的或真实的)分分开，相互间可以有物质或能量的交换。开，相互间可以有物质或能量的交换。2-1-1.系统和环境系统和环境 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！8 8/205/2052-1-1.系统和环境系统和环境敞开体系：系统与环境间有能量交换也有物质交换封闭体系：系统与环境间只有能量交换而无物质交换孤立

8、体系：系统与环境间无能量交换也无物质交换敞开体系敞开体系封闭体系封闭体系孤立体系孤立体系系统的分类：系统的分类：根据系统与环境之间的关系，分为三类：体系体系 +环境环境 =孤立体系孤立体系 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！9 9/205/205()状态：状态：系统的状态是其所有宏观性质系统的状态是其所有宏观性质，p,V,T,U,H,S,A,G 的综合表现。系统的状态与宏观性的综合表现。系统的状态与宏观性质是一一对应的关系。质是一一对应的关系。2-1-2、状态与状态函数、状态与状态函数

9、()状态函数：状态函数：是指描述系统状态的宏观性质。是指描述系统状态的宏观性质。如如如如P P，V V，T T，U U，S S，A A，GG等等等等(3)(3)状态函数的特点：状态函数的特点：状态一定，状态函数确定且只有唯一值；状态一定，状态函数确定且只有唯一值；状态改变，状态函数至少有一个值要发生改变。状态改变，状态函数至少有一个值要发生改变。状态函数的变化值仅与状态函数的变化值仅与始、末状态始、末状态有关，有关，与过程无关；与过程无关；2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！1010/2

10、05/2052-1-2、状态与状态函数、状态与状态函数 循环过程，任一状态函数的变化量都为零循环过程，任一状态函数的变化量都为零状态一定状态一定状态一定状态一定,值一定值一定值一定值一定,殊途同归变化等殊途同归变化等殊途同归变化等殊途同归变化等,周而复始变化零周而复始变化零周而复始变化零周而复始变化零 状态函数之间相互联系；且状态函数的微小状态函数之间相互联系；且状态函数的微小变化可用全微分表示，如一定量的理想气体变化可用全微分表示，如一定量的理想气体 其其变化值变化值=终态函数值终态函数值-始态函数值始态函数值 如：如：T=T-T，V=V-V 2022/10/252022/10/25祝大家学

11、习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！1111/205/2052-1-2、状态与状态函数、状态与状态函数 那么描述一个系统的状态是否需要将系统所有那么描述一个系统的状态是否需要将系统所有那么描述一个系统的状态是否需要将系统所有那么描述一个系统的状态是否需要将系统所有的状态函数都罗列出来呢的状态函数都罗列出来呢的状态函数都罗列出来呢的状态函数都罗列出来呢?不用。不用。不用。不用。因为状态函数间是相互关联的。因为状态函数间是相互关联的。因为状态函数间是相互关联的。因为状态函数间是相互关联的。对对对对一定量一定量一定量一定量的的的的纯物质纯物

12、质纯物质纯物质的的的的单相单相单相单相系统系统系统系统 只需只需只需只需2 2 2 2个独立的状个独立的状个独立的状个独立的状态函数就可描述系统的状态。态函数就可描述系统的状态。态函数就可描述系统的状态。态函数就可描述系统的状态。V V=f f(T,pT,p)2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！1212/205/205强度性质强度性质强度性质强度性质的数值取决于系统本身的特性与系统中所的数值取决于系统本身的特性与系统中所的数值取决于系统本身的特性与系统中所的数值取决于系统本身的特性与系统

13、中所含物质的量无关，含物质的量无关，含物质的量无关，含物质的量无关，无加和性无加和性无加和性无加和性(如如如如 ，p p，T T，C Cmm，y yB B，粘度，折射率等粘度，折射率等粘度，折射率等粘度，折射率等)广度性质广度性质广度性质广度性质的数值与系统中所含物质的量成正比，的数值与系统中所含物质的量成正比，的数值与系统中所含物质的量成正比，的数值与系统中所含物质的量成正比，有加和性有加和性有加和性有加和性(如如如如n n，V V，U U，HH等等等等)两者的关系两者的关系两者的关系两者的关系：()状态函数的分类状态函数的分类状态函数的分类状态函数的分类2-1-2、状态与状态函数、状态与状

14、态函数 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！1313/205/205满足热力学平衡的条件：满足热力学平衡的条件：热平衡：热平衡：系统各部分温度相等；系统各部分温度相等；(无绝热壁无绝热壁)。力平衡：力平衡：系统各部分压力相等；系统各部分压力相等；(无刚壁无刚壁)相平衡与化学平衡：相平衡与化学平衡：系统内无阻力因素存在时，系系统内无阻力因素存在时，系统内各部分组成均匀且不随时间而变则称系统处于相统内各部分组成均匀且不随时间而变则称系统处于相平衡或化学平衡平衡或化学平衡总之，当系统的温度、压

15、力均匀且与环境的相同及有相总之，当系统的温度、压力均匀且与环境的相同及有相总之，当系统的温度、压力均匀且与环境的相同及有相总之，当系统的温度、压力均匀且与环境的相同及有相变化或化学变化进行时均应达到平衡，即为平衡态。变化或化学变化进行时均应达到平衡，即为平衡态。变化或化学变化进行时均应达到平衡，即为平衡态。变化或化学变化进行时均应达到平衡，即为平衡态。热力学平衡态：热力学平衡态：系统的各种宏观性质不随时间而改变，系统的各种宏观性质不随时间而改变，则该系统处于热力学平衡状态。则该系统处于热力学平衡状态。2-1-3、热力学平衡、热力学平衡 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天

16、天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！1414/205/205CB始态始态A终态终态Y途径途径I途径途径II过程：过程：系统从某一状态变化到另一状态的经历。系统从某一状态变化到另一状态的经历。2-1-过程和途径过程和途径途径：途径：实现过程的具体步骤。实现过程的具体步骤。系统在相同的始末态间可能有无数条具体途径，但系统在相同的始末态间可能有无数条具体途径，但其状态函数的变化量总是相等的，途径无关其状态函数的变化量总是相等的，途径无关 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进

17、步！祝大家学习愉快，天天进步！1515/205/205始态始态1 终态终态2几种主要的几种主要的p,V,T变化过程变化过程1)1)恒温过程恒温过程 T系系=T环环 常数（始终）常数（始终）6)6)自由膨胀过程自由膨胀过程(向真空膨胀过程向真空膨胀过程)。Pe=0 气体气体 真空真空图图1-1气体向气体向真空真空膨胀膨胀 （自由膨胀）（自由膨胀）2-1-过程和途径过程和途径5)5)循环过程循环过程 所有状态函数改变量为零所有状态函数改变量为零3)3)恒容过程恒容过程 V1=V2 常数（始终）常数（始终）)恒压过程恒压过程 p系系=p环环 常数（始终）常数（始终）4)4)绝热过程绝热过程 Q0 2

18、022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！1616/205/2052-热与功热与功热热系统与环境间由于温度差而引起的能量传递形式。系统与环境间由于温度差而引起的能量传递形式。用符号用符号Q 表示。单位：表示。单位：J KJ 热热的的微微观观实实质质是是系系统统与与环环境境间间因因内内部部粒粒子子无无序运动强度不同而交换的能量。序运动强度不同而交换的能量。a.a.热是热是过程函数过程函数，其值与具体的实现途径，其值与具体的实现途径有关；微量热用有关；微量热用 Q 表表示示b.b.规定体系吸热为规定

19、体系吸热为正正 放热为放热为负负c c.分类：分类：显热（因温差）、潜热（温度没变，显热（因温差）、潜热（温度没变，相变热，化学反应热）相变热，化学反应热）说说 明明 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！1717/205/205功功系统与环境间除热外而引起的能量传递形式。用系统与环境间除热外而引起的能量传递形式。用符号符号W 表示。单位：表示。单位：J kJ2-热与功热与功a.a.功为过程函数，其值与具体的实现途功为过程函数，其值与具体的实现途 径有关；微量功用径有关；微量功用 W 表表

20、示示b.b.规定规定环境对体系做功环境对体系做功(体系得功体系得功)为为正正 体系对环境做功体系对环境做功(体系失功体系失功)为为负负c.c.分类：体积功分类：体积功W、非体积功、非体积功W 功功微观理解是系统与环境间因粒子有序运动而交微观理解是系统与环境间因粒子有序运动而交换的能量。换的能量。说说 明明注意正负！注意正负！2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！1818/205/2052-热与功热与功体积功计算公式：体积功计算公式：或或(2-1-1)(2-1-2)(2-1-3)注意单位！注

21、意单位！2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！1919/205/2052-热与功热与功一次膨胀做功的示意图阴影面积代表所做的功 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！2020/205/205(1)(1)定容过程的功定容过程的功d dV V0 0 WW0 0(3)(3)对抗恒定外压过程对抗恒定外压过程(2)(2)自由膨胀过程自由膨胀过程Pe=0 Pe=0 WW0 02-热与功热与功结结论

22、论：相相同同的的始始末末态态，经经不不同同的的途途径径，WaWbWc,可见功不是状态函数，是途径函数可见功不是状态函数，是途径函数见书例见书例2.1.1 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！2121/205/205热力学能热力学能以前称为内能以前称为内能,即体系内部所有粒子全部即体系内部所有粒子全部 能量的总和，符号表示。能量的总和，符号表示。2-6热力学能热力学能=分子本身能量分子本身能量=（平平+转转+振振+电电+核核）+分子间作用的位能分子间作用的位能等等 不包括整体动能和整体势能

23、不包括整体动能和整体势能 平平与温度有关，与温度有关，分子间作用的位能与分子间距离分子间作用的位能与分子间距离（V）有关，故）有关，故U=f（T，V）2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！2222/205/2052-6热力学能热力学能U是广度性质的状态函数是广度性质的状态函数,U具有能量量纲具有能量量纲J,U其绝对值无法测定，只能求出它的变化值。其绝对值无法测定，只能求出它的变化值。它的微分为全微分。若它的微分为全微分。若U=f（T，V）则有：）则有：理想气体理想气体分子间无相互作用，故对

24、种类，数量，及分子间无相互作用，故对种类，数量，及组成确定的理想气体其组成确定的理想气体其U=f（T）。）。说说 明明 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！2323/205/2052-2热力学第一定律热力学第一定律1 1、热力学第一定律2 2、封闭系统热力学第一定律的数学式 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！2424/205/2052-2-1热力学第一定律热力学第一定律热力学第一

25、定律的几种说法：热力学第一定律的几种说法：a.a.宏观系统的能量守恒定律即热力学第一定律。宏观系统的能量守恒定律即热力学第一定律。c.c.第一类永动机不能实现。第一类永动机不能实现。b.b.隔隔离离系系统统体体系系中中，能能量量的的形形式式可可以以转转化化，但但能能量的总值不变。量的总值不变。热力学第一类永动机是不消耗能量而不断做功的机器热力学第一类永动机是不消耗能量而不断做功的机器热力学第一定律是热力学第一定律是经验定律经验定律 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！2525/205/2

26、05热力学第一定律数学表达式：封闭系统：热力学第一定律数学表达式：封闭系统：2-2-2封闭系统热力学第一定律的数学式封闭系统热力学第一定律的数学式(2-2-1)(2-2-2)结论：结论：隔离系统内无论发生任何过程，其隔离系统内无论发生任何过程，其U不变。不变。注注意意:Q、W不不是是状状态态函函数数,但但Q+W=U其其和和与与过过程程无关。无关。2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！2626/205/2052-3恒容热、恒压热及焓恒容热、恒压热及焓1、恒容热（、恒容热（QV）2、恒压热（、

27、恒压热（Qp）与焓）与焓 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！2727/205/2052-3-1、恒容热、恒容热（Q QV V）表表明明：在在定定容容且且W0的的过过程程中中，封封闭闭系系统统从从环环境境吸吸的热在的热在量值量值上等于系统热力学能的增加。上等于系统热力学能的增加。恒容热（恒容热（QV）：）：封闭体系、恒容过程、封闭体系、恒容过程、W=0条件下过条件下过程的热称为恒容热，用程的热称为恒容热，用QV表示。表示。(2-3-1)(2-3-2)2022/10/252022/10/2

28、5祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！2828/205/205恒压热（恒压热（恒压热（恒压热（QQp p）定义：）定义：）定义：）定义：封闭体系、恒压过程、封闭体系、恒压过程、W=0条条件下过程的热称为恒压热，用件下过程的热称为恒压热，用Qp表示表示2-3-2.恒压热恒压热（Q Qp p）(2-3-3)称为焓称为焓(2-3-4)2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！2929/205/205表表明明：在在定定压压及及W 0

29、的的过过程程中中，封封闭闭系系统统从从环环境所吸收的热在量值上等于系统焓的增加。境所吸收的热在量值上等于系统焓的增加。为为了了使使用用方方便便，因因为为在在等等压压、不不作作非非膨膨胀胀功功的的条条件件下下，焓焓变变等等于于等等压压热热效效应应 。容容易易测测定定，从从而而可可求其它热力学函数的变化值。求其它热力学函数的变化值。2-3-.焓焓为什么要定义焓？为什么要定义焓？为什么要定义焓？为什么要定义焓？2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！3030/205/2052-3-.焓焓(1)焓是

30、体系广度性质的状态函数，具有能焓是体系广度性质的状态函数，具有能量单位，量单位，J，绝对值无法预测。，绝对值无法预测。(2)(2)由由则则(3)(3)已知理想气体已知理想气体 则则说说 明明系统变化时不恒压有没有焓？系统变化时不恒压有没有焓？问问 题题见书例见书例2.3.1 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！3131/205/2052-3-.焓焓例如例如该过程满足恒压无其他功条件，故该过程满足恒压无其他功条件，故 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家

31、学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！3232/205/2052-3-.焓焓 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！3333/205/2052-4热容热容、摩尔定容热容与摩尔定容热容、单纯变温过程的热的计算、摩尔热容与温度的关系及平均摩尔热容、热容 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！3434/205/2052.4-1.热热容容热容热容(heat c

32、apacity)单位：单位：J K 1 或一定量物质每升高或一定量物质每升高1K所需要吸收的热量称所需要吸收的热量称为热容为热容.C指在不发生相变化、化学变化和指在不发生相变化、化学变化和W=0时系统由于得时系统由于得到微小热量到微小热量Q 而温度上升而温度上升dT 时，时，一般对纯物质而言。一般对纯物质而言。计算显热Q的基础热数据是热容热容 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！3535/205/2052.4-1.热热容容恒压热容恒压热容恒容热容恒容热容若物质的质量若物质的质量1kg，则

33、称为比热容：，则称为比热容：J kg-1 K-1 若物质的量若物质的量1mol，则称为摩尔热容：，则称为摩尔热容：J mol-1 K-1 热容是广度量与物质的量有关。引入摩尔热容的概念热容是广度量与物质的量有关。引入摩尔热容的概念 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！3636/205/2052.4-摩摩尔尔定容定容热热容与摩容与摩尔尔定定压热压热容容1 1）摩尔定容热容）摩尔定容热容CV,m公式条件：公式条件：封闭体系、恒容、封闭体系、恒容、W=0、单纯、单纯pVT变化变化 (2-)(2

34、-10)为常数为常数(2-11)定容时定容时 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！3737/205/2052.4-摩摩尔尔定容定容热热容与摩容与摩尔尔定定压热压热容容2 2）摩尔定压热容）摩尔定压热容公式条件公式条件：封闭体系、恒压、封闭体系、恒压、W=0、单纯、单纯pVT变化变化(2-4-1)(2-4-8)(2-4-9)为常数为常数定压时定压时 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步

35、！3838/205/2052.4-2摩摩尔尔定容定容热热容与摩容与摩尔尔定定压热压热容容）Cp,m与与CV,m的关系的关系对液、固体体系对理想气体体系 气体的Cp恒大于Cv。对于理想气体：因为等容过程中，升高温度，体系所吸的热全部用来增加热力学能；而等压过程中，所吸的热除增加热力学能外，还要多吸一点热量用来对外做膨胀功，所以气体的Cp恒大于Cv。(2-4-6)2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！3939/205/205单原子理想气体单原子理想气体双原子理想气体双原子理想气体若理想气体的摩

36、尔热容没有给出，常温下有若理想气体的摩尔热容没有给出，常温下有2.4-2摩摩尔尔定容定容热热容与摩容与摩尔尔定定压热压热容容 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！4040/205/2052.4-Cm与的关系及平均摩与的关系及平均摩尔尔热热容容1 1）热容与温度的关系）热容与温度的关系 经验式经验式 其中其中a、b、c、c 是经验常数，由各物质的性质是经验常数，由各物质的性质决定。使用这些公式时要注意适用的温度范围。决定。使用这些公式时要注意适用的温度范围。(2-4-13)(2-4-12)

37、2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！4141/205/2052.4-Cm与的关系及平均摩与的关系及平均摩尔尔热热容容）平均摩尔热容平均摩尔热容在一般计算中若温度变化不大，常将平均摩尔热在一般计算中若温度变化不大，常将平均摩尔热容视为常数。容视为常数。(2-4-16)利用利用(2-4-12)计算计算,要进行积分要进行积分,麻烦麻烦,工程上常工程上常引进平均摩尔热容的概念。引进平均摩尔热容的概念。2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大

38、家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！4242/205/205理气理气U计算计算（只是单纯的（只是单纯的PVT变化的理气）变化的理气）2.4-4单纯变单纯变温温过过程的程的热热的的计计算算定容时定容时,某理想气体从某理想气体从T1-T2不定容时不定容时,某理想气体从某理想气体从T1-T2,因因理气其理气其U=f（T）注意：不恒容时，注意：不恒容时，Q U 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！4343/205/2052.4-4单纯变单纯变温温过过程的程的热热的的计计算算理想气体的

39、任何变温过程理想气体的任何变温过程（无化学反应、无相变化、（无化学反应、无相变化、只是单纯的只是单纯的PVT变化）变化）对理想气体由于Uf（T）应用此式不必限定恒容注意：不恒容时，注意：不恒容时，Q U 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！4444/205/205理气理气H计算计算（只是单纯的（只是单纯的PVT变化的理气）变化的理气）2.4-4单纯变单纯变温温过过程的程的热热的的计计算算定压时定压时,某理想气体从某理想气体从T T1 1-T-T2 2不定压时不定压时,某理想气体从某理想气

40、体从T T1 1-T-T2 2,因因理气其理气其H=f（T）注意：不恒压时，注意：不恒压时，Q H 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！4545/205/2052.4-4单纯变单纯变温温过过程的程的热热的的计计算算对理想气体对理想气体 由于由于Hf（T）应用此式不必限定恒压）应用此式不必限定恒压理想气体的任何变温过程理想气体的任何变温过程（无化学反应、无相变化、（无化学反应、无相变化、只是单纯的只是单纯的PVTPVT变化）变化）注意：不恒压时，注意：不恒压时，Q H 2022/10/25

41、2022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！4646/205/2052.4-4单纯变单纯变温温过过程的程的热热的的计计算算对理想气体变温过程对理想气体变温过程恒压恒压:不恒压不恒压:适适用用于于对其它物系对其它物系恒容恒容:对理想气体变温过程对理想气体变温过程恒容恒容:不恒容不恒容:恒压恒压:对其它物系对其它物系适适用用于于 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！4747/205/205比较真实气体和理想气体：

42、比较真实气体和理想气体：（1）恒压：（真实）恒压：（真实），恒压，恒压（理想）（理想）2.4-4单纯变单纯变温温过过程的程的热热的的计计算算 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！4848/205/205（2 2）恒容：（真实）恒容：（真实）恒容：（真实）恒容：（真实），恒容，恒容，恒容，恒容（理想）（理想）（理想）（理想）2.4-4单纯变单纯变温温过过程的程的热热的的计计算算 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天

43、进步！祝大家学习愉快，天天进步！4949/205/2052.4-4单纯变单纯变温温过过程的程的热热的的计计算算注意注意:绝不能用绝不能用计算计算凝聚态物质变温过程（近似按恒压处理）凝聚态物质变温过程（近似按恒压处理）2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！5050/205/2052.4-4例例例例题题 将将2mol氢氢气气由由300K、0.1MPa恒恒压压加加热热到到400K，求求过过程程的的Q、W、U及及 H。（氢氢气气视视为为理理想气体）已知氢气的恒压热容为想气体）已知氢气的恒压热容为3

44、2.60 J mol-1 K-1 2mol H2(g)T1=300K P1=0.1MPa 2mol H2(g)T2=400K P2=0.1MPa解：解：2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！5151/205/2052.4-4例例恒压恒压见书例见书例2.4.1 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！5252/205/2052-5.相变焓相变焓1、相及相变化、相及相变化2、相变焓、相变焓相

45、变过程热相变过程热3、相变焓与温度的关系、相变焓与温度的关系4、相变化过程、相变化过程U,H,Q,W计算计算 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！5353/205/205 2-5-1、相及相变化、相及相变化相：相：系统中系统中物理性质、化学性质物理性质、化学性质相同，且相同，且均匀的均匀的部分。部分。相变化：相变化：系统中的物质在不同相之间的转移过程称为系统中的物质在不同相之间的转移过程称为-如液体水蒸发成水蒸汽，固态碘升华都是相变过程如液体水蒸发成水蒸汽，固态碘升华都是相变过程。几种相

46、态间的互相转化关系如下几种相态间的互相转化关系如下:气相气相升华升华(sub)凝华凝华凝固凝固熔化熔化(fus)固相固相固相固相晶型晶型转变转变(trs)凝结凝结蒸发蒸发(vap)液相液相 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！5454/205/205 2-5-2相变焓相变焓相变过程热相变过程热计算相变热计算相变热Q的基础热数据是的基础热数据是摩尔相变焓摩尔相变焓 Hm 1mol纯物质在恒定温度纯物质在恒定温度T及该温度的平衡压及该温度的平衡压力下发生相变化时对应的焓变力下发生相变化时对应

47、的焓变 相变相变Hm(T)，称为，称为该物质在温度该物质在温度T 下的相变焓。下的相变焓。单位：单位：J mol-1，kJ mol-1 摩尔相变热相变热(相变焓相变焓)2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！5555/205/205 2-5-2相变焓相变焓相变过程热相变过程热例如水变成水蒸汽例如水变成水蒸汽相变焓相变焓 H由于满足恒压无其他功及封闭体系的条件由于满足恒压无其他功及封闭体系的条件，则则因此相变焓也称为相变热因此相变焓也称为相变热。(2-5-1)2022/10/252022/10

48、/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！5656/205/205 2-5-2相变焓相变焓相变过程热相变过程热摩尔蒸发焓摩尔蒸发焓:摩尔熔化焓摩尔熔化焓:摩尔升华焓摩尔升华焓:vapH m=fusH m subH m 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！5757/205/205 2-5-3、相变焓与温度的关系、相变焓与温度的关系例例1 1已知已知373K、101325Pa下水的蒸发热为下水的蒸发热为40.6kJ mol-

49、1，求求298K、101325Pa下水的摩尔蒸发热。下水的摩尔蒸发热。已知已知 Cp,m(H2O,l)=75.31J mol-1 K-1 Cp,m(H2O,g)=33.57J mol-1 K-1下面例下面例1以水为例说明相变焓与温度的关系以水为例说明相变焓与温度的关系。2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！5858/205/205 2-5-3、相变焓与温度的关系、相变焓与温度的关系解：解：依题意设计过程如下依题意设计过程如下 H1 H2101325Pa73K3O(g)1molH )K373

50、(101325Pa73K3O(l)1molH101325PaK298O(g)1molH )K298(101325PaK298O(l)1molH2mvap22mvap2HHMM 2022/10/252022/10/25祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！祝大家学习愉快，天天进步！5959/205/205 2-5-3、相变焓与温度的关系、相变焓与温度的关系推广推广已知已知T1,P时时 求：求：T2.P时时适用：适用：不同温度，相同或不同压力下的相变焓的计算。不同温度，相同或不同压力下的相变焓的计算。(2-5-2)2022/10/252022/10/25祝大