物理化学02章_热力学第一定律1.pptx

第二章 热力学第一定律及其应用;第二章 热力学第一定律;第二章 热力学第一定律; 研究宏观系统的热与其他形式能量之间的相互转换关系及其转换过程中所遵循的规律；; 热力学的方法和局限性;局限性; §2.2 热平衡和热力学第零定律; A和B分别与C达成热平衡，则A和B也处于热平衡，这就是热平衡定律或热力学第零定律。; §2.3 热力学的一些基本概念; 根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：;（2）封闭系统（closed system） ;（3）隔离系统（isolated system） ;（3）隔离系统（isolated system） ; 用宏观可测性质来描述系统的热力学状态，这些性质又称为热力学变量。可分为两类：; 系统的性质 ; 当系统的诸性质不随时间而改变，则系统就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：; 当系统处于一定的状态时，其广度性质和强度性质都具有一定的数值。但是系统的这些性质之间是相互关联的，通常只需指定其中的几个，其余的也就随之而定了，即这些性质之中只有部分的独立的。所以，只要用系统的几个性质就可以描述出系统所处的状态。通常用易于测定的强度性质加上必要的广度性质来描述系统的状态。 ; 系统的一些性质，其数值仅取决于系统所处的状态，而与系统的历史无关；; 系统状态函数之间的定量关系式称为状态方程。;过程;（1）等温过程;系统吸热，Q0;功（work）;广义的功可以看作强度因素与广度因素变化量的乘积;广义的功可以看作强度因素与广度因素变化量的乘积; §2.4 热力学第一定律; §2.4 热力学第一定律; 热力学能;若是 n 有定值的封闭系统，则对于微小变化; 热力学能是状态函数，用符号U表示，它的绝对值尚无法测定，只能求出它的变化值。;系统吸热; 热力学第一定律是能量守恒与转化定律在热现象领域内所具有的特殊形式，说明热力学能、热和功之间可以相互转化，但总的能量不变。; 功与过程; 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。;; 可见，内外压差距越小，膨胀次数越多，系统对外所做的功也越多。 ;;4. 外压比内压小一个无穷小的值;;1.一次等外压压缩 ;;2. 多次等外压压缩 ;;3.外压始终比内压大一无限小值;;功与过程小结; 在过程进行的每一瞬间，系统都接近于平衡状态，以致在任意选取的短时间 dt 内，状态参量在整个系统的各部分都有确定的值，整个过程可以看成是由一系列极接近平衡的状态所构成，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，如果能使系统和环境都恢复到原来的状态而未留下任何永久性的变化，则该过程称为热力学可逆过程。否则为不可逆过程。;可逆过程的特点：;;§2.6 焓;§2.6 焓;定义:;焓不是能量 虽然具有能量的单位，但不遵守能量守恒定律; 对于不发生相变和化学变化的均相封闭系统，不做非膨胀功，热容的定义是：;摩尔热容单位： ;等压摩尔热容;理想气体的热力学能和焓—— Gay-Lussac-Joule实验;;;理想气体在自由膨胀中温度不变，热力学能不变。; 这就证明了理想气体的热力学能仅是温度的函数，与体积和压力无关;根据焓的定义式;; 所以理想气体的定容热容Cp和定压热容CV也仅是温度的函数，与体积和压力无关。; 所以理想气体的定容热容Cp和定压热容CV也仅是温度的函数，与体积和压力无关。;;根据复合函数的偏微商公式（见附录）;证明：;重排，将 项分开，得：;对理想气体;类型;（1）绝热过程的功;（1）绝热过程的功;在不做非膨胀功的绝热可逆过程中，;对于理想气体;对上式积分得; 理想气体在绝热可逆过程中， 三者遵循的绝热过程方程式可表示为：;从两种可逆膨胀曲面在pV 面上的投影图看出：;; 在实际过程中完全理想的绝热或完全理想的热交换都是不可能的，一切过程都不是严格地绝热或严格的等温，而是介于两者之间。这种过程称为多方过程，其方程为：;绝热功的求算; 说明：因为计算过程中未引入其它限制条件，所以该公式适用于定组成封闭系统的一般绝热过程，不一定是可逆过程。;;;工作物质：;过程2：绝热可逆膨胀; 环境对系统所作功如DC曲线下的面积所示; 环境对系统所作的功如DA曲线下的面积所示。;整个循环：;;过程2：;2.热机效率;;3.