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1、第二章 热力学第一定律小 结 一、热力学基本概念二、主要公式及使用条件Date1一、热力学基本概念1、系统和环境系统：环境：系统分为三类： 隔离系统：孤立体系，环境与体系间即无能量交换又无物质交换封闭系统：体系与环境无物质交换但有能量交换。 敞开系统：体系与环境即有能量交换又有物质交换。即研究的对象。是系统以外，与之相联系的那部分物质。Date22、系统的宏观性质热力学系统是大量分子、原子、离子等微观粒子组成的宏观 集合体。这个集合体所表现出来的集体行为，如p，V，T，U，H，S，A，G 等叫热力学系统的宏观性质。分为两类：强度性质系统的性质参数数值与物质的量无关，不具 有加和性。如：p, T
2、 等 广度性质系统的性质参数数值与物质的量成正比，有 加和性，如：V, S, U, H, G 等 Date33、相的定义系统中物理性质及化学性质均匀的部分。均相系统；非均相系统4、系统的状态和状态函数系统的状态是指系统所处的样子。系统的宏观性质称为系统的状态函数。当系统的状态变化时，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。Date46、系统的变化过程与途径系统的变化过程分pVT变化过程，相变化过程，化学变化过程可逆过程的特点：(i) 在整个过程中系统内部无限接近于平衡；(ii) 在整个过程中，系统与环境的相互作用无限接近于平衡，因此过程进展无限缓慢；环境的温度、压力
3、与系统的温度、压力相差甚微，可看做相等；(iii) 系统和环境能够由终态沿着原来的途径从相反方向步步回复，直到都恢复到原来状态。可逆过程 物系内部与环境间在无限接近于平衡时所进行的过程Date5(v) 循环过程： 始态末态，所有状态函数的改变量均为零；(vi) 对抗恒外压过程：pamb=Const.(vii) 自由膨胀过程：向真空膨胀，W=0、几种主要的pVT变化过程(i) 恒温过程： (ii) 恒压过程：(iii) 恒容过程：(iv) 绝热过程：Date6相变化过程是指系统中发生的聚集态的变化过程。如液体的汽化、气体的液化、液体的凝固、固体的熔化、固体的升华、气体的凝华以及固体的不同晶型间的
4、转化等。、相变化过程、化学变化过程与反应进度即是B 的化学计量数。对产物取正，反应物取负。反应进度定义为： ， 为反应进度，单位：molDate7二、主要公式及使用条件1、热力学第一定律的数学表示式 吸热为正，放热为负。系统得功为正，对环境作功为负。 适用于封闭体系的一切过程。 2、焓的定义3、焓变式中(pV)为pV乘积的增量，不是体积功。 理想气体单纯pVT变化的一切过程，真实气体的恒压变温过程，纯的液体、固体物质压力变化不大的变温过程。 Date84、热力学能(又称内能)变 适用于理想气体单纯pVT变化的一切过程。 5、恒容热和恒压热 Date9、摩尔定压热容和摩尔定容热容 分别适用于无相
5、变变化、无化学变化、非体积功为零的恒 压和恒容过程。 、适用于理想气体。6、热容的定义式 、定压热容和定容热容 Date107、体积功 、定义式或 、恒外压过程、理想气体恒压过程、理想气体恒温可逆过程、理想气体绝热过程适用于Cv,m为常数的过程。 Date118、理想气体可逆绝热过程方程 上式中， 称为热容比，适用于Cv,m为常数，理想气体可逆绝热过程pVT的计算。 9、标准摩尔反应焓 式中 及 分别为相态为的物质B的标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓。上式适用于=1 mol，在标准状态下的反应。 Date12理想气体 实际气体12、节流膨胀系数的定义式 又称为焦耳-汤姆逊系数。 Hf (T. p
6、)节流膨胀过程为等焓过程。Date13练习题1、1mol 0、101.325kPa , 的单原子理想气体经一个可逆过程，体积增加一倍， H=2092J, Q=1674J。（1）计算终态的温度、压力、U和W。（2）若气体经过等温和等容的两步可逆变化过程达到上述终态，计算H、U、Q和W。Date14解：（1）理想气体单纯pVT变化的过程热力学第一定律理想气体Date15（2）同样的始态与终态，状态函数值相同273K 101.325KPa V0(I)等温373K 69.220KPa 2V0273K P3 V3(II)等容第二步为等容过程，所以V32V0第一步为等温过程，对理气：理想气体恒温可逆过程：理想气体等容可逆过程： Date162、始态为25、200kPa 的5mol某理想气体经a、b两种不同途径到达相同的末态。途径a先经绝热膨胀到28.57 、 100 kPa的，步骤的功Wa= -5.57 kJ；再恒容加热到压力200 kPa的末态，步骤热Qa=25.42 kJ。途径b为恒压加热过程。求途径b的Wb及Qb。Date17解：两种途径可由下图表示： n=5mol理想气体途径b，恒压恒容加热绝热膨胀 途径a(I)途径a(II)途径a的热：途径a的功：热力学能的改变：Date18终态的温度：途径b是恒压过程，途径b的功：途径b的热：终态的体积：Date19
