热力学第一定律物理化学.pptx

1第一章

热力学(thermodynamics)第一定律热力学基本概念热力学第一定律热与过程功与过程

热力学定义：01研究热功及其转换规律的科学即为热力学。把热02力学的基本原理用来研究化学现象以及和化学有03关的物理现象，就形成了化学热力学。04

基础：热力学三大定律热力学第一定律：化学现象中的能量守衡定律。主要解决化学变化中的热效应问题。确定了内能（U）函数，导出了焓（H）函数。热力学第二定律：指定了化学及物理变化的可能性、方向性及进行的限度问题。确定了熵（S）函数，提出了熵判据。力学第三定律：提出了熵(S)的求算原则。两定律的结合：定义了Helmholzefreeenergy(F)Gibbsfreeenergy(G)

研究方法：考察体系变化前后——起始状态与终了状态之间函数的改变量来做出方向和限度上的判断。始态终态T1，P1，V1，U1，H1，S1，G1T2，P2，V2，U2，H2，S2，G2?U?H?S?G＜0＝O＞0

第一节热力学基本概统（System）（物系或体系）被划定的研究对象。系统与环境（Systemandsurrounding）环境（surroundings）与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分。

根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：敞开系统（opensystem）

封闭系统（closedsystem）

孤立系统（isolatedsystem）

广度性质（extensiveproperties）压力等。又称为容量性质，它的数值与系统的物质的量成正比，如体积、质量、熵等。这种性质有加和性。与系统的数量无关，不具有加和性，如温度、强度性质（intensiveproperties）二、系统的性质态函数（statefunction）的综合表现。状态：系统里一切性质（包括物理、化学性质）状态函数：系统里的宏观性质----热力学函数、状态性质或热力学性质。05例理想气体的p、V、T、n都可称为状态函数。

特性：状态函数在数学上具有全微分的性质。01状态函数有特征02状态一定值一定03殊途同归变化等周而复始变化零04

01问题：02体系的同一状态能否具有不同的体积？03体系的不同状态能否具有相同的体积？04体系的状态改变了，是否其所有的状态性质都要发生变化？05体系的某一个状态函数改变了，是否其状态必定发生变化？

热力学平衡态(thermodynamicequilibriumstate)热平衡（thermalequilibrium）力学平衡（mechanicalequilibrium）物质平衡（materialequilibrium）----------化学平衡和相平衡

process:状态随时间变化的经过（系统状态所发生的一切变化）。path:完成某一过程的具体步骤或具体路线。1过程与途径（processandpath）2

等温过程（isothermalprocess)T系=T环等压过程（isobaricprocess)p系=p环等容过程（isochoricprocess)V不变绝热过程（adiabaticprocess)在变化过程中，体系与环境不发生热的传递。循环过程（cyclicprocess)常见的变化过程

第二节热力学第一定律热：因温度差而引起的能量交换，其否命题无温度差便无热的交换即定温过程Q=0功体积功W非体积功W′热和功不是状态函数，是过程量。100℃,p?水100℃,p?汽Q0×40.7kJ/mol电功表面功一、热和功（Heatandwork）

01热功+–的规定(含义)02体系03环境04QW05QW06+07–

热力学能（internalenergy）构成体系所有微粒子的位能与动能的总和，不包括体系的宏观动能和位能，它包括体系内部分子的平动能、转动能、振动能分子间的相互作用能原子中电子的能量、原子核的能量、原子间相互作用能。

内能的特点内能是体系的广度性质内能是体系自身的性质，是状态函数。对于简单体系（单组分）U=f(T、p)封闭系统，微小的内能变化12

热力学第一定律文字描述“第一永动机不能制成”，所谓第一永动机是一种不靠外界供给能量，不需消耗燃料，而能不断对外做功的机器。孤立系统不论发生什么变化，系统总能量不变。12

22U1U2Q、W积分式ΔU=Q+W??微