温州大学物理化学第二章课件.ppt

物理化学电子教案—第二章 2.1热力学概述 热力学的方法和局限性 体系与环境 体系分类 体系分类 体系分类 体系分类 体系的性质 热力学平衡态 热平衡（thermal equilibrium） 热平衡体系各部分温度相等 当两个系统接触时，描述系统性质的状态函数将自动调整变化，直至两个系统都达到平衡，这意味着两个系统必定具有一个共同的物理性质，这就是“温度” 如果两个系统分别和处于确定状态的第三个系统达到热平衡，则这两个系统彼此也将处于热平衡，这个热平衡的规律成为热平衡定律或热力学第零定律。 力学平衡（mechanical equilibrium） 体系各部的压力都相等，边界不再移动。如有刚壁存在，虽双方压力不等，但也能保持力学平衡。 热力学平衡态 状态函数 状态方程 过程与 途径 过程：在一定环境条件下，系统发生由始态到终态的变化，我们称系统发生了一个热力学过程 途径：系统由始态到终态的变化可以由一个或多个不同的步骤来完成的，这种具体的步骤称为途径。 常见的过程 1）等温过程 2）等压过程 3）等容过程 4）绝热过程 5）环状过程 热和功 热与功的异同点 1）Q和W都不是状态函数，其数值与变化途径有关 2）热与功都是被传递的能量。都具有能量的单位 3）热与功是过程量，不能全微分，微小变化，用 δQ δW 表示。 4）一般来讲，各种形式的功都可以是由两个因素组成，一个是强度性质的，一个是广量性质的。 强度因素的大小决定了能量传递方向，而广度因素则决定了功值的大小。 5）从微观角度来看，功是大量质点以有序运动而传递的能量，热量是大量质点以无序运动方式传递的能量 6)功的表达形式较多，见P71 2．2 热力学第一定律 热功当量 能量守恒定律 热力学能 热力学能的理解 1）热力学能是状态函数； 2）对于单组份的简单系统 3)但系统发生微小变化时，热力学能可以用全微分表示 第一定律的文字表述 第一定律的文字表述 第一定律的数学表达式 2．3 准静态过程与可逆过程 1）自由膨胀（free expansion） 2）等外压膨胀（pe保持不变） 功与过程 功与过程 功与过程 功与过程 功与过程 功与过程 功与过程 功与过程 功与过程 功与过程 功与过程 功与过程 准静态过程（guasistatic process） 可逆过程（reversible process） 可逆过程（reversible process） 常见的变化过程 常见的变化过程 2.4 焓 （enthalpy） 2.5 热容 （heat capacity） 热容 （heat capacity） 热容 （heat capacity） 热容 （heat capacity） 2．6 热力学第一定律对理想气体的应用 Gay-Lussac-Joule实验 理想气体的热力学能和焓 一般封闭体系Cp与Cv之差 一般封闭体系Cp与Cv之差 理想气体的Cp与Cv之差 例题： 在一般封闭体系Cp与Cv之差 一般封闭体系Cp与Cv之差 绝热过程（addiabatic process) 例题1 有2mol理想气体，从V1=15.0dm3到V2=40.0dm3，经过下列三种不同过程，分别求出其相应过程中所做的功，并判断何者为可逆过程？ （1）在289K时等温可逆膨胀； （2）在298K时，保持外压为100kPa，做等外压膨胀； （3）始终保持气体的压力和外压不变，将气体从T1=298K加热到T2，使体积膨胀到V2. 例题2 设在273K和100kPa时，取10.0dm3理想气体。今用下列几种不同过程膨胀到终态压力为100kPa： （1）等温可逆膨胀； （2）绝热可逆膨胀； （3）在等外压100kPa下绝热不可逆膨胀，分别 计算气体的终态体积和所做的功。 绝热过程（addiabatic process) 绝热过程（addiabatic process) 绝热过程（addiabatic process) 绝热过程（addiabatic process) 绝热过程（addiabatic process) 绝热过程（addiabatic process) 绝热过程（addiabatic process) 绝热过程（addiabatic process) 卡诺循环（Carnot cycle） 卡诺循环（Carnot cycle） 卡诺循环（Carnot cycle） 卡诺循环（Carnot cycle） 卡诺循环（Carnot