01章_热力学第一定律及其应用

物理化学电子教案 ——第一章

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2013-7-25

第一章 热力学第一定律及其应用1.1 热力学概论 1.2* 热力学第一定律 1.3* 准静态过程与可逆过程 1.4 焓 1.5 热容 1.6* 热力学第一定律对理想气体的应用

1.7 实际气体 1.8 热化学 上一内容 下一内容 回主目录

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第一章 热力学第一定律及其应用1.9 赫斯定律

1.10 几种热效应 1.11* 反应热与温度的关系——基尔霍夫定律 1.12* 绝热反应——非等温反应 *1.13 热力学第一定律的微观说明

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1.1 热力学概论 热力学的研究对象 研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及

其转换过程中所遵循的规律； 研究各种物理变化和化学变化过程中所发生的

能量效应； 研究化学变化的方向和限度。

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热力学的方法和局限性热力学方法 研究对象是大数量分子的集合体，研究 宏观性质，所得结论具有统计意义。 只考虑变化前后的净结果，不考虑物质 的微观结构和反应机理。 能判断变化能否发生以及进行到什么程 度，但不考虑变化所需要的时间。 局限性 不知道反应的机理、速率和微观性 质，只讲可能性，不讲现实性。 上一内容 下一内容 回主目录

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体系与环境体系(System) 在科学研究时必须先确定 研究对象，把一部分物质与其 余分开，这种分离可以是实际 的，也可以是想象的。这种被 划定的研究对象称为体系，亦 称为物系或系统。 环境(surroundings) 与体系密切相关、有相互 作用或影响所能及的部分称为 环境。 上一内容 下一内容 回主目录

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体系分类根据体系与环境之间的关系，把体系分为三类：

(1)敞开体系(open system) 体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换。

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体系分类根据体系与环境之间的关系，把体系分为三类：

(2)封闭体系(closed system) 体系与环境之间无物质交换，但有能量交换。

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体系分类根据体系与环境之间的关系，把体系分为三类： (3)孤立体系(isolated system) 体系与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故 又称为隔离体系。有时把封闭体系和体系影响所及的环 境一起作为孤立体系来考虑。

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体系分类

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体系的性质用宏观可测性质来描述体系的热力学状态， 故这些性质又称为热力学变量。可分为两类：广度性质(extensive properties) 又称为容量性质，它的数值与体系的物质的 量成正比，如体积、质量、熵等。这种性质有加 和性，在数学上是一次齐函数。 强度性质(intensive properties) 它的数值取决于体系自身的特点，与体系的 数量无关，不具有加和性，如温度、压力等。它 在数学上是零次齐函数。指定了物质的量的容量 性质即成为强度性质，如摩尔热容。 上一内容 下一内容 回主目录

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热力学平衡态当体系的诸性质不随时间而改变，则体系 就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡： 热平衡(thermal equilibrium) 体系各部分温度相等。 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。

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热力学平衡态

相平衡(phase equilibrium) 多相共存时，各相的组成和数量不随时间而 改变。化学平衡(chemical equilibrium ) 反应体系中各物的数量不再随时间而改变。

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2013-7-25

状态函数体系的一些性质，其数值仅取决于体系所处 的状态，而与体系的历史无关；它的变化值仅取 决于体系的始态和终态，而与变化的途径无关。 具有这种特性的物理量称为状态函数(state function)。状态函数的特性可描述为：异途同归，值变 相等；周而复始，数值还原。 状态函数在数学上具有全微分的性质。

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2013-7-25

状态方程体系状态函数之间的定量关系式称为状态方 程(state equation )。

对于一定量的单组分均匀体系，状态函数 T,p,V 之间有一定量的联系。经验证明，只有两个 是独立的，它们的函数关系可表示为： T=f(p,V) p=f(T,V) V=f(p,T) 例如，理想气体的状态方程可表示为：

pV=nRT 上一内容 下一内容 回主目录

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2013-7-25

热和功热(heat) 体系与环境之间因温差而传递的能量称为 热，用符号Q 表示。 Q的取号： 体系吸热，Q>0; 体系放热，Q<0 。 功(work) 体系与环境之间传递的除热以外的其他能量 都称为功，用符号W表示。

功可分为膨胀功和非膨胀功两大类。W的取号：环境对体系作功，W>0; 体系对环境作功，W<0 。

Q和W都不是状态函数，其数值与变化途径有关。 上一内容 下一内容 回主目录

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1.2 热力学第一定律

热功当量 能量守恒定律

热力学能 第一定律的

文字表述 第一定律的数学表达式

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热功当量焦耳(Joule)和迈耶尔 (Mayer)自1840年起，历经20 多年，用各种实验求证热和功 的转换关系，得到的结果是一 致的。 即： 1 cal = 4.1840 J 这就是著名的热功当量， 为能量守恒原理提供了科学 的实验证明。 现在，国际单位制中已 不用cal,热功当量这个词 将逐渐被废除。 上一内容 下一内容 回主目录

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2013-7-25

能量守恒定律

到1850年，科学界公认能量守恒定律是自然界的普遍规律之一。能量守恒与转化定律可 表述为： 自然界的一切物质都具有能量，能量有各

种不同形式，能够从一种形式转化为另一种形式，但在转化过程中，能量的总值不变。

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2013-7-25

热力学能热力学能(thermodynamic energy)以前

称为内能(internal energy),它是指体系内部能量的总和，包括分子运动的平动能、分子

内的转动能、振动能、电子能、核能以及各种粒子之间的相互作用位能等。

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。 上一内容 下一内容 回主目录

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2013-7-25

第一定律的文字表述热力学第一定律(The First Law of Thermodynamics) 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。也可以表述为：第一类永动机是不可能制成的。 第一定律是人类经验的总结。 返回

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gt94.html