热力学第一定律本章内容§1、1热力学概论研究方法:演绎得方法,在经验定律得基础上,得出一般性得规律。(高度得普适性与可靠性)局限性:只考虑平衡问题,考虑变化前后得净结果,但不考虑物质得微观结构与反应机理。能判断变化能否发生以及进行到什么程度,但不考虑变化所需要得时间。热力学第零定律热平衡或第零定律——温度得概念§1、2热力学得基本概念1、体系与环境(systemandsurroundings)系统分类:(1)热力学平衡态(thermodynamicequilibriumstate)体系内各相本身得所有宏观性质均匀,不随时间改变得状态。§1、2热力学得基本概念(4)状态函数(statefunction)判断:过程§1、3热力学第一定律自然界得一切物质都具有能量,能量有各种不同形式,能够从一种形式转化为另一种形式,但在转化过程中,能量得总值不变。系统总能量(E)通常有三部分组成:若就是n有定值得封闭系统,则对于微小变化2、热(heat)3、功(work)4、热力学第一定律得数学表达式热力学第一定律就是能量守恒与转化定律在热现象领域内所具有得特殊形式,说明热力学能、热与功之间可以相互转化,但总得能量不变。系统吸热§1、4功与过程设在定温下，一定量理想气体在活塞筒中克服外压，经4种不同途径，体积从V1膨胀到V2所作的功。所作得功等于2次作功得加与。4、外压比内压小一个无穷小得值膨胀过程压缩过程在过程进行得每一瞬间,系统都接近于平衡状态,以致在任意选取得短时间dt内,状态参量在整个系统得各部分都有确定得值,整个过程可以瞧成就是由一系列极接近平衡得状态所构成,这种过程称为准静态过程。系统经过某一过程从状态(1)变到状态(2)之后,如果能使系统与环境都恢复到原来得状态而未留下任何永久性得变化,则该过程称为热力学可逆过程。否则为不可逆过程(irreversibleprocess)。可逆过程得特点:§1、5焓与热熔2、等压热系统在等压过程,与环境交换得热量称为为等压热,用Qp表示3、焓(enthalpy)1、公式适用于下列哪个过程？()(1)理想气体从100kPa反抗外压50kPa膨胀(2)在373、15K与大气压力下,水得两相达平衡H2O(l)H2O(g)(3)在等温等压下,电解水制备H2(g)(4)给自行车打气,使车胎内得压力增加2倍。对于不发生相变与化学变化,不做非膨胀功得均相封闭系统,热容得定义就是:定压热容热容得性质热容就是温度得函数§1、6热力学第一定律对理想气体得应用将两个容量相等得容器,放在水浴中,左球充满气体,右球为真空(图1)气体与水浴温度均未变低压气体在自由膨胀中温度不变,热力学能不变结论:理想气体得热力学能与焓仅就是温度得函数,与体积与压力无关。这就证明了理想气体得热力学能仅就是温度得函数,与体积与压力无关根据焓得定义式对于理想气体,在等容不做非膨胀功得条件下因为等容过程中,升高温度,系统所吸得热全部用来增加热力学能;而等压过程中,所吸得热除增加热力学能外,还要多吸一点热量用来对外做膨胀功,所以气体得Cp恒大于Cv。3、理想气体得绝热过程(adiabaticprocess)根据热力学第一定律:理想气体在绝热可逆过程中，三者遵循的绝热可逆过程方程式可表示为：在不做非膨胀功得绝热过程中,对于理想气体对上式积分得(3)等温可逆与绝热可逆过程得比较如果同样从A点出发,作绝热可逆膨胀,使终态体积相同,则到达C点从两种可逆膨胀曲面在pV面上得投影图瞧出:(4)绝热功得求算(2)绝热状态变化过程得功例:273K,1、0MPa,0、01m3得He(g)经(1)绝热可逆过程;(2)绝热且外压恒定在100kPa得过程膨胀到末态压力为100kPa,分别求此二过程得Q,W,ΔU与ΔH。(1)不就是可逆过程,∴不能用过程方程式§1、7热化学(1)反应热效应与的关系(2)反应进度(extentofreaction)引入反应进度得优点:注意(b)一个化学反应得焓变决定于反应得进度,显然同一反应,反应进度不同,焓变也不同。什么就是标准态？气体得标准态为:焓的变化表示化学反应与热效应关系得方程式称为热化学方程式。例如:298、15K时反应进度为1mol,表示按计量方程反应物应全部作用完。§1、8赫斯定律Hess(赫斯)定律:例如：求C(s)和生成CO(g)的摩尔反应焓变§1、9几种热效应没有规定温度,一般298、15K时得数据有表可查。例如:在298、15K时为计量方程中的系数，对反应物取负值，生成物取正值。查表得“c”表示bustion;“m”表示反应物为1mol时指定产物通常规定为:例如:在298、15K及标准压力下:化学反应得焓变值等于各反应物燃烧焓得总与减去各产物燃烧焓得总与。例如有