热力学与统计物理第一章小结

第一章 热力学基础

1-1 基本概念

能量的传递和转换，是由物质状态变化引起的。 为了进行研究，首先要将研究的对象确定下来。这种确定的方法是人为规定的；所确定的研究对象的范围，可以是实际的，也可以是虚拟的，它不过是我们所要研究的一定量的物质或一定范围的空间，称之为热力学系统，简称系统。

热力学系统是人为划分出来的研究对象，它是人为规定边界内的物质的总和。在该热力系统以外的部分称为外界或环境，系统与外界之间的分界称为边界。边界可以是真实存在的，也可以是假想的；可以是移动的，也可以是固定的。

根据热力学系统和外界之间的能量和物质交换情况，可以将热力学系统分为不同的类型。热力学系统如果和外界只有能量交换而无物质交换，则称之为封闭系统。封闭系统不容许物质通过边界，其物质量是恒定的，所以封闭系统又称为控制质量。如果热力学系统和外界不仅有能量交换而且有物质交换，则称之为开口系统。开口系统容许物质通过边界，它包含的质量可以是不恒定的，也可以是始终恒定的。虽然开口系统中的能量和质量都可以变化，但这种变化通常是在某一规定的空间范围内进行的，所以开口系统又称为控制容积。

对热力学系统进行研究，需要借助于热力学参数。热力学参数是表示热力学状态的参数，热力学系统的

第一章 热力学基础

1-1 基本概念

能量的传递和转换，是由物质状态变化引起的。 为了进行研究，首先要将研究的对象确定下来。这种确定的方法是人为规定的；所确定的研究对象的范围，可以是实际的，也可以是虚拟的，它不过是我们所要研究的一定量的物质或一定范围的空间，称之为热力学系统，简称系统。

热力学系统是人为划分出来的研究对象，它是人为规定边界内的物质的总和。在该热力系统以外的部分称为外界或环境，系统与外界之间的分界称为边界。边界可以是真实存在的，也可以是假想的；可以是移动的，也可以是固定的。

根据热力学系统和外界之间的能量和物质交换情况，可以将热力学系统分为不同的类型。热力学系统如果和外界只有能量交换而无物质交换，则称之为封闭系统。封闭系统不容许物质通过边界，其物质量是恒定的，所以封闭系统又称为控制质量。如果热力学系统和外界不仅有能量交换而且有物质交换，则称之为开口系统。开口系统容许物质通过边界，它包含的质量可以是不恒定的，也可以是始终恒定的。虽然开口系统中的能量和质量都可以变化，但这种变化通常是在某一规定的空间范围内进行的，所以开口系统又称为控制容积。

对热力学系统进行研究，需要借助于热力学参数。热力学参数是表示热力学状态的参数，热力学系统的

第一章 化学热力学基础

热力学是研究在物理、化学和生物过程伴 随的热和其它形成能量之间的转换关系，它包 含当体系变化时所引起的这些物理量的变化或 者反应。热力学基础 热力学第一定律、热力学第二定律及热力 学第三定律 上一内容 下一内容 回主目录

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2014-11-3

研究对象：宏观体系

化学热力学所研究的对象是宏观体系 对物质的微观性质不适用，对于物质的 内部结构，变化的速度以及进行的机理、 时间等问题热力学不涉及也无法解决。

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2014-11-3

主要内容

本章主要内容：1.热力学的基本概念2.热力学第一定律应用于理想气体

3.焓与化学反应热4.盖斯定律与Kirchhoff公式

5.热力学第二定律与熵6.熵增原理和熵变的计算 7.热力学第三定律 上一内容 下一内容 回主目录

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热力学第一定律

几个基本概念 体系与环境 体系的分类 体系的性质 热力学平衡态 状态函数 状态方程 热和功 上一内容 下一内容 回主目录

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2014-11-3

基本概念体系与环境：被研究的对象称为体系(System) 与体系密切相关的部分称为环境(Surrounding)

体系与环境之间的界面 可以是实际存在

第一章 热力学基本概念

英文习题

1. Expressing temperature rise in different units

During a heating process, the temperature of a system rises by 10℃. Express this rise in temperature in K, ℉ and R.

2. Absolute pressure of a vacuum chamber

A vacuum gage connected to a chamber reads 5.8 psi at where the atmosphere pressure is 14.5 psi. Determine the pressure in the chamber.

location absolute

3. Measuring pressure with a manometer

A manometer is used to measure the pressure in a tank. The has a specific gravity of 0.85, and the manometer co

第一章 热力学第一定律

1． 热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于 (A) 单纯状态变化 (B) 相变化

(C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化

2．关于热和功, 下面的说法中, 不正确的是

(A) 功和热只出现于系统状态变化的过程中, 只存在于系统和环境间的界面上 (B) 只有在封闭系统发生的过程中, 功和热才有明确的意义

(C) 功和热不是能量, 而是能量传递的两种形式, 可称之为被交换的能量

(D) 在封闭系统中发生的过程中, 如果内能不变, 则功和热对系统的影响必互相抵消

3．关于焓的性质, 下列说法中正确的是

(A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓 (B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律 (C) 系统的焓值等于内能加体积功 (D) 焓的增量只与系统的始末态有关

4． 涉及焓的下列说法中正确的是 (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零

(D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化

5．下列哪个封闭体系的内能和焓仅是温度的函数

(A) 理想溶液 (B) 稀溶液 (C) 所有气体 (D) 理想气体

6．与物质的生成焓

第一章热力学第一定律

选择题

1．热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于（）

(A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化答案：D

2．关于热和功, 下面的说法中, 不正确的是

(A) 功和热只出现于系统状态变化的过程中, 只存在于系统和环境间的界面上

(B) 只有在封闭系统发生的过程中, 功和热才有明确的意义

(C) 功和热不是能量, 而是能量传递的两种形式, 可称之为被交换的能量

(D) 在封闭系统中发生的过程中, 如果内能不变, 则功和热对系统的影响必互相抵消答案：B

2．关于焓的性质, 下列说法中正确的是（）

(A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓 (B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律

(C) 系统的焓值等于内能加体积功 (D) 焓的增量只与系统的始末态有关答案：D。因焓是状态函数。

3．涉及焓的下列说法中正确的是（）

(A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零

(D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化答案：D。因为焓变ΔH=ΔU+Δ(pV)，可以看出若Δ

统计热力学初步

第9章 统计热力学初步小结与练习

核心内容：配分函数（q）及其与热力学函数（U,S…）之间的关系 主要内容：各种运动形式的q及由q求U,S…的计算公式 一、内容提要

1、微观粒子的运动形式和能级公式

???t??r??v??e??n

式中，?：粒子的总能量，?：粒子整体的平动能，?：转动能，?：

trv振动能，

?e：电子运动能，?：核运动能。

n（1）三维平动子

?t?(2?2?2) 8mabch2nx2ny2nz2式中，h：普朗克常数；m：粒子的质量；a，b，c：容器的三个边长，nx，ny，nz分别为x，y，z轴方向的平动量子数，取值1，2，3……。

对立方容器

?t?h22(nx?ny?nz)

22238mV基态nx = 1，ny = 1，nz = 1，简并度g要具体情况具体分析，如?t（2）刚性转子

双原子分子 ?r?h22t,0?1，而其他能级的简并度

?6h8mV22的能级，其简并度g = 3。

38?IJ(J?1)

224

统计热力学初步

式中，J：转动量子数，取值0，1，2……，I：转动惯量，I??R02，

?：分子的折合质量，?简并度 gr = 2J+1 （3）一维谐振子

?m1m2m1?m2，R0

淮阴师范学院《物理化学》课外习题

第二章 热力学第一定律

一、选择题

1. 某系统恒压时功的表示式是:

A. – RT?n B. –nRTln(V2/V1) C. – p(V2 –V1) D. –np(V2 –V1)

2、焓的定义式H=U+pV中的p代表：

A. 系统的总压力 B.系统中各组分的分压 C. 外压 D. 100kPa

3. 某理想气体的Cp/Cv = 1.40, 它是：

A. 单原子分子气体 B. 双原子分子气体 C. 三原子分子气体 D. 四原子分子气体

4. 非理想气体在绝热条件下向真空膨胀，下述中正确的是：

A. Q = 0 B. W = 0 C. ?U = 0 D. ?H = 0

5. 某系统经不可逆循环，下列描述错误的是：

A. Q = 0 B. ?Cp = 0 C. ?U

淮阴师范学院《物理化学》课外习题

第二章 热力学第一定律

一、选择题

1. 某系统恒压时功的表示式是:

A. – RT?n B. –nRTln(V2/V1) C. – p(V2 –V1) D. –np(V2 –V1)

2、焓的定义式H=U+pV中的p代表：

A. 系统的总压力 B.系统中各组分的分压 C. 外压 D. 100kPa

3. 某理想气体的Cp/Cv = 1.40, 它是：

A. 单原子分子气体 B. 双原子分子气体 C. 三原子分子气体 D. 四原子分子气体

4. 非理想气体在绝热条件下向真空膨胀，下述中正确的是：

A. Q = 0 B. W = 0 C. ?U = 0 D. ?H = 0

5. 某系统经不可逆循环，下列描述错误的是：

A. Q = 0 B. ?Cp = 0 C. ?U

第一章 热力学第一定律

1. 一隔板将一刚性绝热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去，左右气体的压力达到平衡。若以全部气体作为体系，则ΔU、Q、W为正？为负？或为零？ 解：以全部气体为系统，经过指定的过程，系统既没有对外做功，也无热量传递。所以ΔU、Q、W均为零。

2. 若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。 （1）Q、W、Q+W、ΔU是否已完全确定； 答：ΔU＝Q+W能够完全确定，因内能为状态函数，只与系统的始态和终态有关。Q、W不能完全确定，因它们是与过程有关的函数。

（2）若在绝热条件下，使系统从某一始态变化到某一终态，则（1）中的各量是否已完全确定，为什么！

答：Q、W、Q+W、ΔU均完全确定，因绝热条件下Q＝0，ΔU＝Q+W＝W.

习题

1.计算下述两个过程的相关热力学函数。

（1）若某系统从环境接受了160kJ的功，热力学能增加了200kJ，则系统将吸收或是放出了多少热量？

（2）如果某系统在膨胀过程中对环境作了100kJ的功，同时系统吸收了260kJ的热，则系统热力学能变化为多少？ 解析：（1）W＝160kJ, ΔU = 200kJ,根据热力学第一定律：

ΔU＝Q＋W得：Q＝200-160＝40