热力学第一定律总结22644.pdf

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1、热一定律总结 一、通用公式 U=Q+W 绝热：Q=0，U=W 恒容(W=0)：W=0，U=QV 恒压(W=0)：W=-pV=-(pV)，U=Q-(pV)H=Qp 恒容+绝热(W=0)：U=0 恒压+绝热(W=0)：H=0 焓的定义式：H=U+pV H=U+(pV)典型例题：3.11 思考题第 3 题，第 4 题。二、理想气体的单纯pVT变化 恒温：U=H=0 变温：或 或 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 CV,m=R 双原子理想气体：Cp,m=7R/2,CV,m=5R/2 单原子理想气体：Cp,m=5R/2,CV,m=3R/2 典型例题：3.18 思考

2、题第 2,3,4 题 书 2.18、2.19 三、凝聚态物质的 U和 H只和温度有关 或 典型例题：书 2.15 四、可逆相变（一定温度T和对应的p下的相变，是恒压过程）U H nRT(n：气体摩尔数的变化量。如凝聚态物质之间相变，如熔化、凝固、转晶等，则 n=0，U H。U=n CV,mdT T2 T1 H=n Cp,mdT T2 T1 U=nCV,m(T2-T1)H=nCp,m(T2-T1)U H=n Cp,mdT T2 T1 U H=nCp,H=Qp=n Hm 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 不管是理想气体或凝聚态物质，H1和 H3均

3、仅为温度的函数，可以直接用Cp,m计算。或 典型例题：3.18 作业题第 3 题 五、化学反应焓的计算 其他温度：状态函数法 U和 H的关系：U=H nRT（n：气体摩尔数的变化量。）典型例题：3.25 思考题第 2 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 通式：W=-pambdV 恒外压：W=-pamb(V2-V1)Hm(T)=H1+Hm(T0)+H3 相，温度T，压力p 相，温度T0，压力 101.325 kPa H1 相，温度T，压力p 相，温度T0，压力 101.325 kPa H3 Hm(T0)可逆相变 298.15 K:稳定单质 反应物 aA+

4、bB rHm 生成物 yY+zZ 完全燃烧产物 cH(反)cH(生)fH(反)fH(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)rHm(T)rHm(298.15 K)反应物 aA+bB(温度T)反应物 aA+bB(298.15 K)H1 生成物 yY+zZ(温度T)生成物 yY+zZ(298.15 K)H3 H=nCp,m(T2-T1)H=n Cp,mdT T2 T1 恒温可逆(可逆说明pamb=p)：W=nRTln(p2/p1)=-nRTln(V2/V1)绝

5、热可逆：pV=常数(=Cp,m/CV,m)。利用此式求出末态温度T2，则W=U=nCV,m(T2 T1)或：W=(p2V2 p1V1)/(1)典型例题：书 2.38，3.25 作业第 1 题 七、p-V图 斜率大小：绝热可逆线 恒温线 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 可逆膨胀，系统对环境做最大功（因为膨胀意味着pamb p，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

6、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：Qp=0,H=0 求爆炸最高温度、最高压力：QV=0,W=0 U=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！）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 dm3，可逆恒温压缩到 10 dm3，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

7、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)+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)=31.38 JK-1mol-1.V 恒容过程 恒压过程 p 恒温过程 绝热可逆过程 p V a)求 298 K 时燃烧反应的 cUm；b)求 498 K 时燃烧反应的 cHm；c)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

8、流膨胀是绝热、恒焓过程 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=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 如系统与环境，状态函数，平衡态，生成焓，燃烧焓，可逆过程等，无法一一列举 典型例题：1、书 2.21 2、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 system 系统 surround

9、ings 环境 state function 状态函数 equilibrium 平衡态 open/closed/isolated 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

10、 at constant volume/pressure 恒容热/恒压热 adiabatic 绝热的 diathermic 导热的 exothermic/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 enthalpy 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 Kirchhoffs Law 基希霍夫公式 reversible process 可逆过程 Joule-Thomson expansion 焦耳-汤姆逊膨胀/节流膨胀 isenthalpic 恒焓的