物理化学第2讲-2-热力学概念-第一定律-功的计算.ppt

《物理化学第2讲-2-热力学概念-第一定律-功的计算.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理化学第2讲-2-热力学概念-第一定律-功的计算.ppt（26页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、作业作业复习题（复习题（P126）:1,(1)(3)(4)(10)；2,(2)(4)习题（习题（P129）：）：5,12，23，30，32热力学第一定律热力学第一定律第二章第二章第二章第二章 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 Chapter 2 The First Law of ThermodynamicsChapter 2 The First Law of Thermodynamics 热力学的任务：方向、限度、能量转换、宏观性质 热力学的特点：(1)研究对象：N 1020(2)宏观方法(3)无涉及时间因素 本章目的：(1)能量转换规律(2)物化学习方法11.体系（S

2、ystem）在科学研究时必须先确定研究对象，把一部分物质与其余分开，这种分离可以是实际的，也可以是想象的。这种被划定的研究对象称为体系，亦称为物系或系统。2.环境（surroundings）与体系密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。体系和环境之间有一界面，把体系和环境分开，并作为体系和环境之间传递能量的介质。（一）体系与环境21 基本概念 (Important concepts)2 3.3.体系的分类：体系的分类：（1）敞开体系（open system）体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换。3（2）封闭体系（closed system）体系与环境之间无物质交换，但有能量交换。4

3、（3）孤立体系（isolated system）体系与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为隔离体系。有时把封闭体系和体系影响所及的环境一起作为孤立体系来考虑。5二、热力学平衡状态二、热力学平衡状态 状态：体系整体的状况通称系统状态，是体系诸多性质的综合表现热平衡力学平衡相平衡化学平衡 平衡状态包括的具体内容(Thermodynamic equilibrium state)平衡状态 平衡状态平衡状态一般简称状态。6 定义定义：体系的一些性质，其数值仅取决于体系所处的状态，而与体系的历史无关；它的变化值仅取决于体系的始态和终态，而与变化的途径无关。具有这种特性的物理量称为状态函数。用于描述

4、系统状态的宏观性质。三、状态函数三、状态函数(State function)分类：容量性质容量性质：与n成正比，有加和性。例如m，C，V；是n的一次齐函数强度性质强度性质：与n无关，无加和性。例如T，p，Vm，；是n的零次齐函数7 特点：（1）相互关联：确定体系的状态所需状态函数的个数确定体系的状态所需状态函数的个数1.单组分均相封闭体系（无组成变化无组成变化的封闭系统）封闭体系：T，P或T，V或P，V（两个变量）开放体系：T，P，n（三个变量）2.多组分体系T，P，n1，n2（n+2个变量）8？（2）变化只决定于初末状态 特点：9四、过程与途径四、过程与途径(Process and path

5、)按系统初末状态的差异，分为简单物理过程：p V T 变化复杂物理过程：相变、混合等化学过程：当一个系统的状态发生变化的时候，我们就说系统发生了过程。变化相同，过程不一定相同。10按过程本身的特点，分为多种多样。物化感兴趣的几种典型过程为：等温过程：T1T2T环const.等压过程：p1p2p外const.等容过程：Vconst.绝热过程：循环过程：11五、热量和功五、热量和功(Heat and work)定义：由于温度不同而在系统与环境之间传递的能量，Q；除热以外，在系统与环境之间所传递的能量，W。符号：系统吸热，Q 0；系统放热，Q 0；系统做功，W 0 Q和W是系统和环境交换能量的两种方

6、式。Q和W是不是系统的性质？12热力学物理量状态函数过程量A(状态函数)B(状态函数)(过程量)(过程量)(1)和的过程量一般不同：Q Q，W W和的状态函数变化相同：Y Y(2)一般Q-Q逆，W-W逆；但Y-Y逆13六、内能六、内能(Internal energy)系统的能量动能势能内能：定义，意义，也称热力学能，U机械能(1)U是状态函数：容量性质，UU(T,V)(2)绝对值不可测141522 热力学第一定律 (The First Law of Thermodynamics)定律：能量守恒，叙述方法很多，第一类永动机不可能。不需证明。数学表达式：(1)适用于非敞开系统(2)121623 功

7、的计算 (How to calculate work)一、功的分类一、功的分类体积功 Volume work非体积功电功表面功光轴功，等功7二、体积功的计算二、体积功的计算系统，VpedV若体积膨胀或压缩dV(即VV+dV)，则（1）被积函数为p外(Pe)（2）此式中的W与第一定律表达式中的W相同吗？8(3)具体过程的体积功：等外压过程：等压过程：自由膨胀：等容过程：理气等温可逆膨胀(压缩)：可逆膨胀：理想活塞pep-dp力学平衡系统，VpedV9可逆膨胀：理想活塞pep-dp力学平衡条件：理想气体，等温，可逆20 d.reversible process and work PatmPatmP

8、ex=P-dPPatmPex=P-dP(P system pressure)W=-(P-dP)dV=-PdV+dPdV-PdVFor ideal gas,P=nRT/V,W=nRTln(V1/V2)例：1mol H2(3000Pa,1m3)H2(1000Pa,3m3)等温膨胀W？(1)若 pe0(自由膨胀)：W0(2)若 pe1000 Pa(一次膨胀)：W-1000(3-1)J-2000 J(3)可逆膨胀：可见，发生同样的状态变化，过程不同，功则不同 (热也不同)。三、可逆过程三、可逆过程(Reversible process)1.定义：热力学的一类过程，其每一步都可以反向进行而不在环境中引起

9、其他变化。上例：(2)一次膨胀 W-2000 J反向(一次压缩)W逆3000(1-3)6000 J 在环境中留下影响。(3)可逆膨胀 W-3296 J反向(可逆压缩)W逆3296 J 在环境中没有留下影响。2.特点：(1)“双复原”：逆向进行之后系统恢复到原状态，在环境中不留下影响。可逆过程进行之后，在系统和环境中产生的后果能同时完全消失。(2)可逆意味着平衡：TT环，pp外，动力无限小，速度无限慢。(3)等温可逆过程系统作最大功，环境作最小功：注意：可逆不等于口语中的反向。3.几种典型可逆过程：（1）可逆膨胀和可逆压缩：力学平衡（2）可逆传热：热平衡（3）可逆相变：相平衡（4）可逆化学反应：A B CE反EdE电 池（E）A B C+-可逆过程的重要性：