[医学]01章_热力学第一定律及其应用.ppt

物理化学—第一章 1、热力学概论 1.2 物理化学的研究方法 2、热力学基本概念 3、热力学第一定律 4、可逆过程与体积功 4.1、功与过程 ` 4.2、准静态过程（guasistatic process） 4.3.可逆过程（reversible process） 5、 焓 热力学第一定律的数学表达式为： ?U = Q + W 对于封闭系统，在非体积功W’=0时， 经历一恒容过程，因为?V=0，则， ?U = Q + p ?V= Q v 6、热容 （heat capacity） 7、热力学第一定律对理想气体的应用 7.1、Gay-Lussac-Joule实验 7.2、理想气体的内能和焓 7.3、理想气体的Cp与Cv之差 证明：因为: U=U(T,V) 两边在恒压的条件下除以dT得： 7.4、绝热过程（addiabatic process) 7.5、实际气体 8、热化学 8.1、反应进度（extent of reaction ） 8.2、等压、等容热效应 8.3、热化学方程式 8.4、赫斯定律（Hess’s law） 8.5、几种热效应 8.5.1标准摩尔生成焓 8.5.2 标准摩尔燃烧焓 8.5.4溶解热 8.5.5稀释热 8.6、基尔霍夫定律 下标“c”表示combustion。 上标“$”表示各物均处于标准压力下。 下标“m”表示反应进度为1 mol时。 在标准压力下，反应温度为T时，物质B完全氧化成相同温度的指定产物时的焓变称为标准摩尔燃烧焓（Standard molar enthalpy of combustion） 用符号 (物质、相态、温度)表示。 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时的燃烧焓值有表可查。 （2）绝热状态变化过程的功 设 CV与T无关 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。 从两种可逆膨胀曲面在PV面上的投影图看出： 两种功的投影图 AB线斜率： AC线斜率： 同样从A点出发，达到相同的终态体积，等温可逆过程所作的功（AB线下面积）大于绝热可逆过程所作的功（AC线下面积）。 因为绝热过程靠消耗内能作功，要达到相同终态体积，温度和压力必定比B点低。 例: 设在273.2K，1000kPa压力下，取10dm3理想气体，用下列几种不同的方式膨胀到最后压力为100kPa的末态： （1）等温可逆膨胀； （2）绝热可逆膨胀； （3）在外压恒定为100kPa下等温膨胀； 试计算上述各过程的Q，W，ΔU，ΔH。设该 气体的CV,m = 12.471J·K-1·mol-1 。 解.（1）等温可逆膨胀 始态 n = p0V0/RT0= 4.403mol p0= 1000kPa V0= 10dm3 T0= 273.2 K 末态 n = 4.403mol p1= 100kPa V1= nRT1/p1= 100dm3 T1= T0= 273.2K 等温可逆 由于温度不变，所以ΔU1 = 0，ΔH1= 0 解.（2） 绝热可逆膨胀 末态 n = 4.403mol p2= 100kPa V2= nRT2/p2= 39.8dm3 T2= ? =108.7K 绝热可逆 始态 n = p0V0/RT0= 4.403mol p0= 1000kPa V0= 10dm3 T0= 273.2 K （3）等温恒外压膨胀 因为温度不变，所以ΔU3=0，ΔH3=0。 末态 n = 4.403mol p3= 100kPa V3= nRT3/p3= 100dm3 T3= T0= 273.2K 等外压,等温 始态 n = p0V0/RT0= 4.403mol p0= 1000kPa V0= 10dm3 T0= 273.2 K Joule-Thomson效应 Joule在1843年所做的气体自由膨胀实验是不够精确的，1852年Joule和Thomson 设计了新的实验，称为节流过程。 在这个实验中，使人们对实际气体的U和H的性质有所了解，并且在获得低温和气体液化工业中有重要应用。 在一个圆形绝热筒的中部有一个多孔塞和小孔，使气体不能很快通过，并维持塞两边的压差。 图2是终态，左边气体压缩