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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划物理化学第四版总结物理化学每章总结第1章热力学第一定律及应用1系统、环境及性质热力学中把研究的对象称为系统，与系统密切相关的其余物质和空间称为环境。根据系统与环境之间是否有能量交换和物质交换系统分为三类：孤立系统、封闭系统和敞开系统。?强度性质性质?容量性质2热力学平衡态系统的各种宏观性质不随时间而变化，则称该系统处于热力学平衡态。必须同时包括四个平衡：力平衡、热平衡、相平衡、化学平衡。3热与功(1)热与功的定义热的定义：由于系统与环境间温度差的存在而引起的能量传递形式。以Q表示，Q
2、?0表示环境向系统传热。功的定义：由于系统与环境之间压力差的存在或其它机、电的存在引起的能量传递形式。以W表示。W?0表示环境对系统做功。(2)体积功与非体积功功有多种形式，通常涉及到是体积功，是系统体积变化时的功，其定义为：W?pedV式中pe表示环境的压力。对于等外压过程W?pe(V2?V1)对于可逆过程，因p?pe，p为系统的压力，则有W?VpdV1V2体积功以外的其它功，如电功、表面功等叫非体积功，以W表示。4热力学能热力学能以符号U表示，是系统的状态函数。若系统由状态1变化到状态2，则过程的热力学增量为?U?U2?U1对于一定量的系统，热力学能是任意两个独立变量的状态函数，即U?f(
3、T,V)则其全微分为?U?U?dU?dT?dV?T?V?V?T对一定量的理想气体，则有?U?0或U=f?V?T即一定量纯态理想气体的热力学能只是温度的单值函数。5热力学第一定律及数学表达式(1)热力学第一定律的经典描述能量可以从一种形式转变为另一种形式，但在转化和传递过程中数量不变。“不供给能量而可连续不断做功的机器称为第一类永动机，第一类永动机是不可能存在的。(2)数学表达式对于封闭系统，热力学第一定律的数学表达式为dU?Q?W或?U?Q?W即封闭系统的热力学能的改变量等于过程中环境传给系统的热和功的总和。6焓焓以符号H表示，是系统的状态函数。定义为H?U?pV对于一定量的系统，焓是任意两个
4、独立变量的状态函数，即H?f(T,p)则其全微分为?H?H?dH?dT?dp?T?p?p?T对一定量的理想气体，则有?H?0或H=f?T?p即一定量纯态理想气体的焓只是温度的单值函数。7可逆过程能通过原来过程的反方向变化而使系统恢复到原来状态，同时环境中没有留下任何永久性变化的过程，称为热力学可逆过程；反之，称为不可逆过程。可逆过程有如下特征：(1)可逆过程是由一连串连续的无限接近平衡态的过程所构成，整个过程是无限缓慢的。(2)只要以相同手续循沿着原来途径进行一个逆过程，可使系统和环境同时恢复原状。(3)在等温可逆过程中，系统对环境所做功为最大功，环境对系统所做功为最小功。8热容(1)热容的定
5、义在没有非体积功的条件下，若一定量的物质在不发生相变或化学变化的情况下，吸热?Q后，其温度由T升至TdT，该?Q与dT的比值称为该物质的热容C。C?(2)等容摩尔热容CV,m若nmol某物质在等容条件下由温度T升到TdT所吸收的热为?QV，则等容摩尔热容为CV,m?(3)等压摩尔热容Cp,m若nmol某物质在等压条件下由温度T升到TdT所吸收的热为?Qp，则等压摩尔热容为QV1?U?U?m?ndTn?T?V?T?VQdTCp,m?QpndT?1?H?H?m?n?T?p?T?p(4)理想气体CV,m和Cp,m关系Cp,m?CV,m?R(5)热容与温度关系的经验式Cp,m?a?bT?cT2或Cp,
6、m?a?bT?cT2?dT39热力学第一定律在p，V，T变化中的应用(1)等容过程W=0?U?QV?U?TnCV,mdT(2)等压过程W?pe(V2?V1)?H?Qp?H?nCp,mdT(3)理想气体的等温过程?U?0?H?0Q?W?nRTlnV2p?nRTln1V1p2(4)绝热可逆过程Q?0?U?W?nCV,mdTT1T2对于理想气体的绝热过程，不管过程是否可逆上式均可适用。第二章热力学第一定律一、基本概念系统与环境，状态与状态函数，广度性质与强度性质，过程与途径，热与功，内能与焓。二、基本定律热力学第一定律：U=Q+W。焦耳实验：U=f(T);H=f(T)三、基本关系式1、体积功的计算W
7、=pedV恒外压过程：W=peVV1p2W?nRTln?nRTln可逆过程：V2p12、热效应、焓等容热：QV=U等压热：Qp=H焓的定义：H=U+pV;dH=dU+d(pV)焓与温度的关系：H=?TCpdT1T23、等压热容与等容热容?U?H热容定义：CV?(?T)V；Cp?(?T)p定压热容与定容热容的关系：Cp?CV?nR2热容与温度的关系：Cp=a+bT+cT四、第一定律的应用1、理想气体状态变化等温过程：U=0;H=0;W=Q=?pedV等容过程：W=0;Q=U=?CVdT;H=?CpdT等压过程：W=peV;Q=H=?CpdT;U=?CVdT可逆绝热过程：Q=0;利用p1V1=p2
8、V2求出T2,W=U=?CVdT;H=?CpdT不可逆绝热过程：Q=0;利用CV(T2-T1)=pe(V2-V1)求出T2,W=U=?CVdT;H=?CpdT2、相变化可逆相变化：H=Q=nH；p(V2-V1)=pVg=nRT;U=Q+W3、热化学物质的标准态；热化学方程式；盖斯定律；标准摩尔生成焓。?H(298)?H摩尔反应热的求算：rm?Bfm(B,298)反应热与温度的关系基尔霍夫定律：?(?rHm)p?BCp,m(B)。?TB关于节流膨胀：恒焓过程?J?T?T?p?HJ-T称为焦耳汤姆逊系数第三章热力学第二定律一、基本概念自发过程与非自发过程二、热力学第二定律1、热力学第二定律的经典表
9、述克劳修斯，开尔文，奥斯瓦尔德。实质：热功转换的不可逆性。2、热力学第二定律的数学表达式“=”可逆；“”不可逆三、熵1、熵的导出：卡若循环与卡诺定理-WT-Th=Q1T123、熵的物理意义：系统混乱度的量度。4、绝对熵：热力学第三定律5、熵变的计算理想气体等温过程：理想气体pTV都改变的过程：T2p1?S?nCp,mln?nRlnT1p2化学反应过程：rm?Bm(B,298)四、赫姆霍兹函数和吉布斯函数1、定义：A=U-TS；G=H-TS等温变化：A=U-TS；G=H-TS2、应用：不做其他功时，AT,V0；自发、平衡GT,P0；自发、平衡3、热力学基本关系式dA=-SdT-PdV；dG=-S
10、dT+VdP4、A和G的求算由基本式：?G?H?(TS)pVT变化：恒T：?G?H?T?S平衡相变?G?H?(T2S2?T1S1)理想气体p2?G?nRTlnp1?G?0相变：非平衡相变设计过程：pVT变化+平衡相变(1)由?H,?S?G；(2)由各步的?Gi?G$DG由fm求：由其它反应求$DG=DH-TDSDH,DSrmrmrmrmrm$DrGm=?$nBDfGm,BDHdp五、1、克拉配龙方程=dTTDVm第一章热力学第一定律一、基本概念系统与环境，状态与状态函数，广度性质与强度性质，过程与途径，热与功，内能与焓。二、基本定律热力学第一定律：U=Q+W。焦耳实验：U=f(T);H=f(T
11、)三、基本关系式1、体积功的计算W=pedV恒外压过程：W=peV可逆过程：W=nRTln2、热效应、焓等容热：QV=U等压热：Qp=H焓的定义：H=U+pV;dH=dU+d(pV)焓与温度的关系：H=?TCpdT1V1p?nRTln2V2p1T23、等压热容与等容热容热容定义：CV?(?U?H)V；Cp?()p?T?T定压热容与定容热容的关系：Cp?CV?nR热容与温度的关系：Cp=a+bT+cT2四、第一定律的应用1、理想气体状态变化等温过程：U=0;H=0;W=Q=?pedV等容过程：W=0;Q=U=?CVdT;H=?CpdT等压过程：W=peV;Q=H=?CpdT;U=?CVdT可逆绝
12、热过程：Q=0;利用p1V1=p2V2求出T2,W=U=?CVdT;H=?CpdT不可逆绝热过程：Q=0;利用CV(T2-T1)=pe(V2-V1)求出T2,W=U=?CVdT;H=?CpdT2、相变化可逆相变化：H=Q=nHm；p(V2-V1)=pVg=nRT;U=Q+W3、热化学物质的标准态；热化学方程式；盖斯定律；标准摩尔生成焓。?摩尔反应热的求算：?rHm(298)?B?fHm(B,298)反应热与温度的关系基尔霍夫定律：?(?rHm)p?BCp,m(B)。?TB第二章热力学第二定律一、基本概念自发过程与非自发过程二、热力学第二定律1、热力学第二定律的经典表述克劳修斯，开尔文，奥斯瓦尔德。实质：热功转换的不可逆性。2、热力学第二定律的数学表达式dS?QT“=”可逆；“”不可逆三、熵1、熵的导出：卡若循环与卡诺定理2、熵的定义：dS?QrT3、熵的物理意义：系统混乱度的量度。4、绝对熵：热力学第三定律5、熵变的计算理想气体等温过程：?S?QrVp?nRln2?nRln1TV1p2T2T1T2T1T2p?nRln1T1p2理想气体等压过程：?S?nCp,mln理想气体等容过程：?S?nCV,mln理想气体pTV都改变的过程：?S?nCp,mln可逆相变化过程：?S?n?_HT?化学反应过程：?rSm(298)?BSm(B,298)四、赫姆霍兹函数和吉布斯函数
