热力学第一定律5.ppt

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1、第一章热力学第一定律§1-1基本概念§1-2可逆过程§1-3热力学第一定律§1-4两种过程的热------QV，QP§1-5简单变温过程热的计算§1-6关于相变的初步讨论§1-7理想气体状态变化时能量转换关系§1-8第一定律对化学反应的应用------热化学§1-7理想气体状态变化时能量转换关系1-7-1自由膨胀1-7-2等温过程1-7-3等容过程1-7-4等压过程1-7-5绝热过程1-7-1自由膨胀1843Joule实验实验结果及讨论焦耳实验结果：空气膨胀前后水的温度不变，就是说，空气温度不变。讨论：Q=0，W=0，ΔU=0。结论：物质的量不变(组成

2、及量不变)时，理想气体的热力学能只是温度的函数。用数学式可表述为U＝f（T）或理想气体的焓只是温度的函数数学式表述为H＝f（T）或学完第二定律后可严格证明。---Joule定律注意：上述结论只适用于一定量的理想气体单纯p，V，T变化！！Question理想气体自由膨胀Q=0，W=0，ΔU=0，ΔH=0。1-7-2等温过程1-7-3等容过程1-7-4等压过程总结因为理想气体的热力学能及焓只是温度的函数，所以上面二式对理想气体的单纯p，V，T变化(包括等压、等容、等温、绝热等)均适用。1-7-5绝热过程（1）从先求ΔU入手：（2）从先求W入手：绝热可逆过程

3、方程式应用条件：封闭系统，W′＝0，理想气体，绝热，可逆过程。理想气体等温可逆过程：理想气体状态方程：绝热可逆过程功的计算举例（1）绝热可逆过程；（2）反抗恒外压pθ的绝热不可逆过程。解：（1）绝热可逆过程可由下面过程方程求得末态温度：（2）反抗恒外压pθ的绝热过程二式联立可得末态温度T2=202.8K。示意图结论（1）（2）从同一始态，经绝热可逆与绝热不可逆过程，不可能达同一末态。换句话说，在同一始末态间，若存在绝热可逆过程，则不可能存在绝热不可逆过程。Question1AnswerQuestion2判断下列过程Q、W、ΔH、ΔU的符号。Questi

4、on3Question4Question5作业1-3.10mol理想气体由25℃、10６Pa膨胀到25℃、105Pa,设过程为(i)自由膨胀;(ii)对抗恒外压105Pa膨胀;(iii)等温可逆膨胀。分别计算以上各过程的W,Q,ΔU和ΔΗ。1-4.在298.15Ｋ，６×101.3kPa压力下,1mol单原子理想气体进行绝热膨胀,最后压力为101.3kPa,若为(i)可逆膨胀;(ii)对抗恒外压101.3kPa膨胀,求上述二绝热膨胀过程的气体对外界所作的功;气体的热力学能变化及焓变。作业1-5.1mol水在100℃,101.325kPa下变成同温同压下的

5、水蒸气(视水蒸气为理想气体),然后等温可逆膨胀到10132.5Pa,计算全过程的ΔU，ΔH。已知水的汽化焓ΔvapHm(373.15K)＝40.67kJ·mol-1。§1-8热化学---第一定律对化学反应的应用1-8-1关于化学反应的热效应1-8-2Hess定律1-8-3热效应计算方法1、定义在等温等压或等温等容不作非体积功的条件下，化学反应放出或吸收的热量，称为化学反应的热效应。1-8-1化学反应的热效应示意图（1）人类生产条件一般为等压或等容；（2）在理论上易处理；（3）反应热效应一般是等温的。2、影响因素（1）T（2）p或V（3）聚集状态（关于标

6、准状态）（4）物质数量（关于反应进度）物质的热力学标准态的规定气体的标准态：温度为T，压力py下并表现出理想气体特性的气体纯物质B的(假想)状态；液体(或固体)的标准态：纯液体（或固体）：温度为T，压力py下液体(或固体)纯物质B的状态。溶液或混合物：第四章详细介绍。注意：按GB3102.893中的规定，标准状态时的压力——标准压力pθ＝100kPa，右上角标“y”表示标准态的符号。我们课上及考试中pθ＝101.325kPa。3、反应的量及反应进度概念例：Question（1）1mol指哪种物质？（2）如何表示反应的量？具体数据定义反应进度讨论（1）

7、单位：mol；[ξ]=mol（2）意义；（3）反应计量方程式写法不同时，ξ值不同；意义ξ＝0mol，ΔnB=0，未反应；ξ＝1mol，ΔnB=νB，表示按计量数反应，即1mol的N2和3mol的H2反应生成2mol的NH3。将整个反应当作一个单位，例：ξ＝1mol表示进行了一个单位的反应，称做进行了1mol的化学反应。前例ξ＝2.5mol，表示：Question-AnswerAnswer:ξ＝1mol热化学方程式：注明具体反应条件(如T,p,聚集态,焓变)的化学反应方程式。如2C6H5COOH（s,p,298.15K）＋15O2（g,p,298.15K

8、）→6H2O（l,p,298.15K）＋14CO2（g,p,298.15K）其标准摩尔焓变Dr