热力学第一定律总结.pdf

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1、热一定律总结热一定律总结一、一、通用公式通用公式U=Q+W绝热：绝热：Q=0，U=W恒容恒容(W W=0)=0)：W=0，U=QV恒压恒压(W W=0)=0)：W=-pV=-(pV)，U=Q-(pV)H H=Q Qp p恒容恒容+绝热绝热(W W=0)=0)：U=0恒压恒压+绝热绝热(W W=0)=0)：H=0焓的定义式：焓的定义式：H H=U U+pVpVH=U+(pV)典型例题：3.11 思考题第 3 题，第 4 题。二、二、理想气体的单纯理想气体的单纯pVTpVT变化变化恒温：恒温：U=H=0U=nCV,m(T2-T1)T2CV,mdTU=n变温：变温：或T1H=nCp,m(T2-T1)

2、T2Cp,mdTH=n或T1如恒容，U=Q，否则不一定相等。如恒压，H=Q，否则不一定相等。Cp,m mCV,m=R双原子理想气体：Cp,m m=7R/2,CV,m=5R/2单原子理想气体：Cp,m m=5R/2,CV,m=3R/2典型例题：3.18 思考题第 2,3,4 题书 2.18、2.19三、三、凝聚态物质的凝聚态物质的 U和 H只和温度有关nT2U H=Cp,mdT或U H=nCp,m(T2-T1)T1典型例题：书 2.15四、可逆相变（一定温度四、可逆相变（一定温度T T和对应的和对应的p p下的相变，是恒压过程）下的相变，是恒压过程）H=Qp=nHmU HnRT(n：气体摩尔数的

3、变化量。如凝聚态物质之间相变，如熔化、凝固、转晶等，则 n=0，U H。101.325 kPa 及其对应温度下的相变可以查表。其它温度下的相变要设计状态函数 相，温度T，压力pH1 相，温度T0，压力 101.325 kPaHm(T)Hm(T0)可逆相变 相，温度T，压力pH3 相，温度T0，压力 101.325 kPaHm(T)=H1+Hm(T0)+H3不管是理想气体或凝聚态物质，H1和 H3均仅为温度的函数，可以直接 T2Cp,mdT用Cp,m计算。H=nT1H=nCp,m(T2-T1)或典型例题：3.18 作业题第 3 题五、化学反应焓的计算五、化学反应焓的计算298.15 K:完全燃烧

4、产cH(反)反应物物rHmcH(生)生成物aA+bBfH(反)稳定单质yY+zZfH(生rHm=fH(生)fH(反)=yfHm(Y)+zfHm(Z)afHm(A)bfHm(B)rHm=cH(反)cH(生)=acHm(A)+bcHm(B)ycHm(Y)zcHm(Z)其他温度：状态函数法rHm(T)反应物生成物aA+bBH1反应物rHm(298.15 K)yY+zZH3生成物aA+bB(298.15 K)yY+zZ(298.15 K)U U和和 H H的关系：的关系：U U=H HnRTnRT（n n：气体摩尔数的变化量。气体摩尔数的变化量。）典型例题：典型例题：3.253.25 思考题第思考题第

5、 2 2 题题典型例题：见本总结“十、状态函数法。典型例题第 3 题”六、体积功的计算六、体积功的计算通式：W=-pambdV恒外压：W=-pamb(V2-V1)恒温可逆(可逆说明pamb=p)：W=nRTln(p2/p1)=-nRTln(V2/V1)绝热可逆：pV=常数(=Cp,m/CV,m)。利用此式求出末态温度T2，则W W=U U=nCnCV V,m,m(T T2 2T T1 1)或：W W=(p p2 2V V2 2p p1 1V V1 1)/()/(1)1)典型例题：书 2.38，3.25 作业第 1 题p恒容过程恒压过程p恒温过程绝热可逆过程V七、七、p p-V V图图斜率大小：

6、绝热可逆线 恒温线V典型例题：如图，AB 和 AC 均为理想气体变化过程，若B、C 在同一条绝热线上，那么 UAB与 UAC的关系是：(A)UAB UAC；(B)UAB UAC；(C)UAB=UAC；(D)无法比较两者大小。八、可逆过程八、可逆过程可逆膨胀，系统对环境做最大功（因为膨胀意味着pambp，可逆时pamb取到最大值p）；可逆压缩，环境对系统做最小功。典型例题：1 mol理想气体等温(313 K)膨胀过程中从热源吸热 600 J，所做的功仅是变到相同终态时最大功的 1/10，则气体膨胀至终态时，体积是原来的_倍。九、求火焰最高温度：九、求火焰最高温度：Qp=0,H=0求爆炸最高温度、

7、最高压力：求爆炸最高温度、最高压力：QV=0,W=0U=0典型例题：见本总结“十、状态函数法。典型例题第 3 题”十、状态函数法（重要！）十、状态函数法（重要！）设计途径计算系统由始态到终态，状态函数的变化量。典型例题：1、将 373.15K 及 0.5p 的水汽 100 dm，可逆恒温压缩到 10 dm，33试计算此过程的 W,Q 和 U。2、1mol 理想气体由 2atm、10L 时恒容升温，使压力到 20 atm。再恒压压缩至体积为 1L。求整个过程的 W、Q、U 和 H。3、298K 时，1 mol H2(g)在 10 mol O2(g)中燃烧H2(g)+10O2(g)=H2O(g)+

8、9.5O2(g)已知水蒸气的生成热 rHm(H2O,g)=-242.67 kJmol-1,Cp,m(H2)=Cp,m(O2)=27.20 JK-1mol-1,Cp,m(H2O)=31.38JK-1mol-1.a)求 298 K 时燃烧反应的 cUm；b)c)求 498 K 时燃烧反应的 cHm；若反应起始温度为 298 K，求在一个密封氧弹中绝热爆炸的最高温度。十、了解节流膨胀的过程并了解节流膨胀是十、了解节流膨胀的过程并了解节流膨胀是绝热、恒焓绝热、恒焓过程过程典型例题：1、理想气体经过节流膨胀后,热力学能_(升高,降低,不变)2、非理想气体的节流膨胀过程中，下列哪一种描述是正确的：(A)Q

9、=0，H=0，p 0；(B)Q=0，H 0，p 0，H=0，p 0；(D)Q 0，H=0，p 0。十一、其他重要概念十一、其他重要概念如系统与环境，状态函数，平衡态，生成焓，燃烧焓，生成焓，燃烧焓，可逆过程等，无法一一列举典型例题：1、书 2.212、体系内热力学能变化为零的过程有：(A)等温等压下的可逆相变过程(B)理想气体的绝热膨胀过程(C)不同理想气体在等温等压下的混合过程(D)恒容绝热体系的任何过程十二、本章重要英语单词十二、本章重要英语单词system 系统surroundings 环境state function 状态函数equilibrium 平衡态open/closed/iso

10、lated system 开放/封闭/隔离系统work 功heat 热energy 能量expansion/non-expansion work 体积功/非体积功free expansion 自由膨胀vacuum 真空thermodynamic energy/internal energy 热力学/内能perpetual motion machine 永动机The First Law of Thermodynamics 热力学第一定律heat supplied at constant volume/pressure 恒容热/恒压热adiabatic 绝热的diathermic 导热的exoth

11、ermic/endothermic 放热的/吸热的isothermal 等温的isobaric 等压的heat capacity 热容heat capacity at constant volume/pressure 定容热容/定压热容enthalpyenthalpy 焓焓condensed matter 凝聚态物质phase change 相变sublimation 升华vaporization 蒸发fusion熔化reaction/formation/combustion enthalpy 反应焓/生成焓/燃烧焓extent of reaction 反应进度式Kirchhoffs Law 基希霍夫公reversible process 可逆过程Joule-Thomson expansion 焦耳-汤姆逊膨胀/节流膨胀恒焓的isenthalpic