(物理化学)热力学第一定律及其应用.ppt

物理化学电子教案 ——第一章 第一章 热力学第一定律 第一章 热力学第一定律 §1.1 热力学概论 §1.2 热力学的一些基本概念 §1.3 热力学第一定律 §1.3 热力学第一定律 热力学第一定律的数学表达式 热力学第一定律的应用 §1.4 准静态过程与可逆过程 常见的变化过程 常见的变化过程 §1.5 焓 §1.6 热 容 §1.7 热力学第一定律对理想气体的应用 理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数 例题 例题 例题 例题 例题 §1.8 Carnot 循环 热机效率 冷冻系数 §1.9 Joule-Thomson效应 转化温度（inversion temperature) 等焓线（isenthalpic curve) 等焓线（isenthalpic curve) 转化曲线（inversion curve) 转化曲线（inversion curve) 实际气体的 pV~p 等温线 实际气体的 pV~p 等温线 van der Waals 方程 §1.10 热化学 等压热效应与等容热效应 反应进度（extent of reaction ） 反应进度与方程式之间的关系 标准摩尔焓变 标准摩尔焓变 注意事项 §1.11 Hess定律（Hess’s law） Hess定律 §1.12 几种热效应 自键焓估算反应焓变 自键焓估算生成焓 自键焓估算生成焓 自键焓估算生成焓 标准摩尔离子生成焓 标准摩尔离子生成焓 标准摩尔燃烧焓 标准摩尔燃烧焓 标准摩尔燃烧焓 利用燃烧焓求化学反应的焓变 利用燃烧焓求生成焓 §1.13 反应焓变与温度的关系——Kirchhoff定律 §1.13 反应焓变与温度的关系——Kirchhoff定律 §1.14 绝热反应——非等温反应 §1.14 绝热反应——非等温反应 §1.15 热力学第一定律的微观诠释 热力学能 热力学能 热和功微观说明示意图 热和功微观说明示意图 热和功微观说明示意图 热和功微观说明示意图 热容 热容 运动自由度 单原子分子的平动能 单原子分子的平动能 能量均分原理 指定产物通常规定为： 金属? 游离态 显然，规定的指定产物不同，焓变值也不同，查表时应注意。 298.15 K时的标准摩尔燃烧焓值有表可查。 例如：在298.15 K及标准压力下： 则 显然，根据标准摩尔燃烧焓的定义，所指定产物如 等的标准摩尔燃烧焓，在任何温度T时，其值均为零。 化学反应的焓变值等于各反应物燃烧焓的总和减去各产物燃烧焓的总和。 例如：在298.15 K和标准压力下，有反应： （A） （B） （C） (D) 则 用通式表示为： 用这种方法可以求一些不能由单质直接合成的有机物的生成焓。 该反应的摩尔焓变就是 的生成焓，则： 例如：在298.15 K和标准压力下： 反应焓变值一般与温度关系不大。如果温度区间较大,在等压下虽化学反应相同，但其焓变值则不同。 在1858年Kirchhoff首先提出了焓变值与温度的关系式，所以称为Kirchoff定律。   已知 得 如在该温度区间内有物质发生相变，就要分段积分。 若 也是温度的函数，则要将Cp - T的关系式代入积分，就可从一个温度的焓变求另一个温度的焓变 绝热反应仅是非等温反应的一种极端情况，由于非等温反应中焓变的计算比较复杂，所以假定在反应过程中，焓变为零，则可以利用状态函数的性质，求出反应终态温度。 例如，燃烧，爆炸反应，由于速度快，来不及与环境发生热交换，近似作为绝热反应处理，以求出火焰和爆炸产物的最高温度。 求终态温度的示意图 设反应物起始温度均为T1，产物温度为T2，整个过程保持压力不变： 根据状态函数的性质 可由 表值计算 代入上式，从而可求出T2值 因为T1已知， 可求出 热力学能 功 热 热容——能量均分原理 设在一个封闭的近独立子系统(粒子之间相互作用能很少）中，粒子的总数为N，分布在能量不同的 个能级上，在 能级上的粒子数为 ，则有： 在组成不变的封闭系统中，若状态发生了微小变化，则热力学能的变化为 理想气体 第二项也等于零，因为等温时pV=常数，所以理