第1篇可逆过程.pptVIP

热力学可逆过程和功 教材P75的理想气体恒温膨胀、压缩 理解基础 一、热力学可逆过程的特点 1.可逆过程进行时，系统状态变化的动力与阻力相差无限小，所以在恒温条件下，系统可逆膨胀时对环境所作的功最大，系统可逆压缩时从环境得到的功最小。 2.可逆过程进行时，系统与环境始终无限接近于平衡态；或者说，可逆过程是由一系列连续的、渐变的平衡态所构成。因此，可逆即意味着平衡。 3.若变化循原过程的逆向进行，系统和环境可同时恢复到原态。同时复原后，系统与环境之间没有热和功的交换。 4.可逆过程变化无限缓慢，完成任一有限量变化所需时间无限长。 常见的可逆过程 1.可逆PVT变化 过程中系统始终无限接近于热平衡和力平衡。 例如，气体的膨胀与压缩可通过在理想活塞上逐颗减少或逐颗增加极细粉末来实现其变化。这种变化可视为可逆过程。如果在等压条件下是等压可逆过程，如果在等温条件下是等温可逆过程等。 2.可逆相变化 系统在无限接近相平衡条件下进行的相变过程是可逆相变过程。热力学中讨论的可逆相变一般是在等温、等压且没有非体积功的条件下进行的。例如：固体在其熔点时的熔化，液体在其沸点时的蒸发。 3.可逆化学变化 在此过程中反应系统始终无限接近于化学平衡。 二、各种过程体积功的计算 1．自由膨胀过程（即气体向真空膨胀），特点是Pe= 0； 2．等容过程，特点是 = 0（即 ）； 3．等压过程，特点是P = Pe =常数（即），如果为理想气体 等压过程则； 6．等温过程：特点是 （1）理想气体等温等外压过程 （2）理想气体等温可逆过程 热力学第一定律的应用 一、理想气体的单纯PVT 1．等温过程 （1）理想气体等温等外压过程 （2）理想气体等温可逆过程 例2-1 4 mol理想气体由27℃，100kPa等温可逆压缩到1000kPa,求  该过程的 , ， 和 。已知该气体的 解： 本题变化过程可用下图表示： 2．等容过程 4．绝热过程 有人认为：“在任意的绝热过程中，只要系统与外界之间没有热量传递，系统的温度就不会变化”。此说法对吗？为什么？ 不对 二、相变化过程 相变过程中各种能量的计算 三、化学变化过程 例2-3 已知 例2-4 已知已知C2H5OH(l)在25℃时, =-1366.8kJ试用CO2(g)和H2O(l)在25℃时的 ,求算C2H5OH(l)在25℃时的 （二）等压热效应与等容热效应 而 若反应系统中不仅有气体，而且有液体或固体时，因液体或固体物质在反应中引起系统体积的变化相对于气体而言可以忽略，所以 只考虑反应前后气体体积的变化，即 （三）反应热与温度的关系 本 章 小 结 本章介绍了许多热力学基本概念和基础热数据，着重讨论了热力学第一定律在理想气体变化、相变化以及化学变化中的应用。通过本章的学习要熟练掌握状态函数法。 一. 基本概念和基础热数据 主要概念有：系统与环境，内能与焓，可逆过程，热与功，标准态与标准摩尔反应焓。物质的基础热数据有：定容摩尔热容，定压摩尔热容，摩尔相变焓，标准摩尔生成焓，标准摩尔燃烧焓。 二. 热力学第一定律 热力学第一定律就是能量守恒定律，其在封闭系统中的数学表达式为。 三. 内能、焓、热与功 内能是系统所有微观粒子的能量总和。焓是为了热力学研究与应用的方便而人为定义的函数，它本身没有明确的物理意义。内能与焓均为状态函数，属于广度性质。它们的改变量、只取决于系统的始、终态，与系统的变化途径无关，因而利用状态函数法在系统的始、终态间虚拟一途径来计算。热与功是系统发生变化时与环境交换能量的两种形式，只有在系统发生变化时才存在。因而它们是途径函数，其大小不仅取决于系统的始、终态，而且还与变化过程所经历的具体途径有关。所以热与功只能用实际过程来计算而不能用虚拟途径计算。区分状态函数与途径函数是学好热力学的关键之一，用状态函数法虚拟途径计算状态函数的改变量是热力学的一种主要方法。 六.解答热力学习题的一般方法 1．认真阅读习题，明确题目的已知条件和所求的物理量，并确定哪是系统，哪是环境。 2．画出框图，表明系统始、终态的物质种类、物质的量、相态及P、V 、T 等。 3．判断过程的特点，即是P-V -T变化，还是相变化或化学变化；是恒温、恒容、恒压还是绝热过程；是可逆过程还是不可逆过程。 4．根据过程的特点，选择有关公式进行求解。对状态函数的改变量可设计虚拟过程计算。尤其是绝热不可逆过程，不可逆相变，非25℃的化学反应往往需涉及多步可逆过程。 四.可逆过程 系统状态的改变是由