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1.绪论-热力学第一定律 简明物理化学

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物理化学电子课件第二章热力学第一定律

物理化学电子课件第二章热力学第一定律


第三节 体积功与可逆过程
４.准静态膨胀
由此可见，压缩时分步越多，环境对系统所做的功就越少。在准静态压 缩过程中，环境对系统所做的功最小。
第三节 体积功与可逆过程
三、可逆过程
（1）可逆过程进行时，系统状态变化的动力与阻力相差无限小。所以， 在恒温条件下，系统可逆膨胀时对环境所做的功最大，系统可逆压缩时从
一、摩尔热容的定义
对恒容且不做非体积功过程有δQV=dU，将其代入式（2-27）得
第五节 摩 尔 热 容
一、摩尔热容的定义 利用式（2-28）可以计算系统发生恒容且不做非体积功的单纯p、V、T
变化过程的QV及系统的ΔU 恒压过程中的摩尔热容称为定压摩尔压热容，用Cp，m表示，即
恒压且不做非体积功过程δQp=dH，将其代入式（2-29）得
若U=f（T，V），则根据状态函数的全微分性质，有
第四节 恒容热、恒压热及焓
三、理想气体的热力学能和焓
式（2-22)和式（2-23)表明，焦耳实验中气体的热力学能与体积、压 力的变化无关，仅是温度的函数，即U=f（T）。后来的精确实验表明，焦 耳实验结果只有在左边容器中的压力趋于无限小时才是正确的，因此，式 （2-22)和式（2-23)仅适用于理想气体。
用符号Qp表示。因过程恒压，即p1=p2=pamb=定值，则过程的体积功为
第四节 恒容热、恒压热及焓
二、恒压热与焓
因为焓是状态函数，ΔH只取决于系统的始末状态，所以Qp也只取决 于系统的始末状态。式（2-18）表示，封闭系统在恒压、不做非体积功
由焓的定义可知，焓H和热力学能U具有相同的单位；又因U、V都是 广度性质，所以焓也是系统的广度性质。由于系统热力学能的绝对数值 无法确定，所以焓的绝对数值也无法确定。之所以要定义出一个新的状 态函数H，是由于其变化量与Qp相关联，其为热力学研究带来了很大方便。
物理化学知识点总结(热力学第一定律)

物理化学知识点总结(热力学第一定律)

热力学第一定律一、基本概念1.系统与环境敞开系统：与环境既有能量交换又有物质交换的系统。

封闭系统：与环境只有能量交换而无物质交换的系统。

（经典热力学主要研究的系统）孤立系统：不能以任何方式与环境发生相互作用的系统。

2.状态函数：用于宏观描述热力学系统的宏观参量，例如物质的量n、温度T、压强p、体积V等。

根据状态函数的特点，我们把状态函数分成：广度性质和强度性质两大类。

广度性质：广度性质的值与系统中所含物质的量成正比，如体积、质量、熵、热容等，这种性质的函数具有加和性，是数学函数中的一次函数，即物质的量扩大a倍，则相应的广度函数便扩大a倍。

强度性质：强度性质的值只与系统自身的特点有关，与物质的量无关，如温度，压力，密度，摩尔体积等。

注：状态函数仅取决于系统所处的平衡状态，而与此状态的历史过程无关，一旦系统的状态确定，其所有的状态函数便都有唯一确定的值。

二、热力学第一定律热力学第一定律的数学表达式：对于一个微小的变化状态为：dU=公式说明：dU表示微小过程的内能变化，而δQ和δW则分别为微小过程的热和功。

它们之所以采用不同的符号，是为了区别dU是全微分，而δQ和δW不是微分。

或者说dU与过程无关而δQ和δW却与过程有关。

这里的W既包括体积功也包括非体积功。

以上两个式子便是热力学第一定律的数学表达式。

它们只能适用在非敞开系统，因为敞开系统与环境可以交换物质，物质的进出和外出必然会伴随着能量的增减，我们说热和功是能量的两种传递形式，显然这种说法对于敞开系统没有意义。

三、体积功的计算1.如果系统与环境之间有界面，系统的体积变化时，便克服外力做功。

将一定量的气体装入一个带有理想活塞的容器中，活塞上部施加外压。

当气体膨胀微小体积为dV时，活塞便向上移动微小距离dl，此微小过程中气体克服外力所做的功等于作用在活塞上推力F与活塞上移距离dl的乘积因为我们假设活塞没有质量和摩擦，所以此活塞实际上只代表系统与环境之间可以自由移动的界面。

物理化学热力学第一定律总结

物理化学热力学第一定律总结

物理化学热力学第一定律总结热力学第一定律是热力学中最基本的定律之一，并且与能量守恒原理密切相关。

它陈述了一个闭合系统内部的能量转换过程。

根据热力学第一定律，能量是不能从真空中产生的，也不能消失，它只能在系统内部进行转化。

该定律可以用以下公式表达：ΔU=Q-W其中，ΔU表示系统内部能量的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外界做的功。

这个公式说明了能量的守恒，即系统吸收的热量和对外界做的功之和等于系统内部能量的变化。

当系统从外界吸收热量时，其内部能量会增加，而当系统对外界做功时，其内部能量会减少。

这种能量的转化是一个相互依存的过程，可以通过热力学第一定律进行描述。

热力学第一定律的应用十分广泛，并且在实际问题中具有重要的意义。

以下是热力学第一定律在不同领域的应用：1.在化学反应中，热力学第一定律可以用来计算反应的焓变。

通过测量反应前后系统吸收或释放的热量，可以计算出反应的焓变，从而了解反应的能量转化和方向。

2.在工程领域，热力学第一定律常用于能量转换设备的设计和优化中。

例如，蒸汽轮机、内燃机和制冷机等能量转换系统的效率可以通过热力学第一定律进行评估和计算。

3.在生物学领域，热力学第一定律可以用于研究生物体内的能量转化过程。

例如，通过测量生物体吸收的热量和对外界做的功，可以计算出生物代谢的能量转换效率。

热力学第一定律的重要性在于揭示了能量守恒的基本原理，为能量转化和能量利用提供了基础理论支持。

它对于研究和解决实际问题具有重要指导意义。

热力学第一定律的应用可以帮助我们评估能量转换过程的效率，优化能量利用方式，并促进可持续发展。

总之，物理化学热力学第一定律表述了能量守恒的原则，描述了能量转化和能量守恒的过程。

它在化学、工程、生物等领域具有广泛的应用，并对能量转换和利用提供了理论支持。

热力学第一定律的理解和应用可以帮助我们更好地理解能量转换过程，优化能量利用方式，并实现可持续发展的目标。

物理化学第一章热力学第一定律

物理化学第一章热力学第一定律

物理化学第一章热力学第一定律1.1 热力学第一定律1.1.1 热力学的研究对象1.热力学：研究能量相互转换过程中所遵循的规律的科学2.化学热力学:用热力学的基本原理来研究化学现象以及和化学有关的物理现象的科学3.研究的内容：研究化学变化的方向和限度。

4.热力学方法：研究对象是由大量质点（原子、分子、离子等）构成的宏观物质体系，所得结论是大量质点集体的平均行为，具有统计意义。

5.局限性：只能告诉我们在某种条件下，变化能否自动发生，发生后进行到什么程度，但不能告诉我们变化所需的时间以及具体的机理———可能性1.1.2 基本概念1.1.2.1 体系与环境1.体系: 所研究的对象。

（物系或系统）2.环境：体系以外并与体系密切相关的部分。

3. 体系分类：敞开体系：体系与环境之间既有物质交换又有能量交换（）封闭体系：体系与环境之间没有物质交换只有能量交换（）孤立体系：体系与环境之间没有物质交换没有能量交换（）1.1.2.2 状态与状态函数1. 状态：体系的物理性质和化学性质的综合表现状态函数：描述体系状态的性质注：（1）体系与环境的划分不绝对（2）体系与环境的界面可以是实际存在的，也可以是虚拟的2. 状态函数的特点：A.状态一定，值一定；反之亦然B.异途同归，值变相等，周而复始，数值还原。

C.状态函数的微小变化是全微分，并且可积分D.状态函数代数运算的结果仍然是状态函数，如ρ=m/VE.状态函数之间存在着相互联系，如对于一定量的理想气体P、V、T之间存在下列关系PV=nRT说明：①定量纯物质均相体系或组成不变的多组分均相体系：只需两个独立改变的状态函数就能确定体系的状态②组成可变的多组分均相体系：除两个独立改变的状态函数之外，还需各组分的物质的量3. 状态函数的分类：根据状态函数与体系物质的量的关系，状态函数可以分为两类：广度性质：其数值与体系中物质的量成正比，具有加和性。

整个体系的该广度性质的数值，是组成体系的各部分该性质数值的总和强度性质：其数值与体系中物质的量无关，没有加和性。

物理化学：第二章 热力学第一定律

物理化学：第二章 热力学第一定律

（1）除热之外，其它形式传递的能量统称为功。
（2）符号为W，单位 J。
系统得到环境做的功，W > 0，系统对环境作功，W < 0。
（3）功的分类： 体积功：在环境的压力下，系统的体积发生变化而与环境
交换的能量。
非体积功：体积功之外的一切其它形式的功。（如电功
、表面功等），以符号W´ 表示。
(4)体积功的计算
如温度T，压力p,体积V，热力学能U 等等 这些宏观性质中只要有任意一个发生了变化，我们就说系 统的热力学状态发生了变化。
状态函数两个重要特征：
①状态确定时，状态函数X有一定的数值；状态变化时，
状态函数的改变值X 只由系统变化的始态(1)与末态(2)决定， 与变化的具体历程无关： X =X2 – X1 。
②从数学上来看，状态函数的微分具有全微分的特性，全
微分的积分与积分途径无关。
利用以上两个特征,可判断某函数是否为状态函数。
(2) 广度量和强度量
广度量（或广度性质）：与物质的数量成正比的性质。 如V，Cp ，U，…等。它具有加和性。
强度量（或强度性质） ：与物质的数量无关的性质，如 p
、Ｔ等。它不具有加和性。
2 热力学定律解决的问题
(1)热力学第一定律： 系统发生变化时与外界的能量交换。
(2)热力学第二定律： 系统在指定条件下变化的方向和限度。
3 热力学定律的归纳性质
●热力学定律来源于对宏观世界大量实验事实的归纳， 不涉及对物质性质的任何微观假设，也不能直接用数 学来证明。 ●但由热力学定律得出的结论无一与实际相违。
两者的关系：
强度性质
广度性质 物质的量
广度性质(1) 广度性质(2)
m
V
Vm
(物化课件)1.2热力学第一定律

(物化课件)1.2热力学第一定律

(物化课件）1.2热力学第一定律
2．热力学第一定律的文字表述---能量守恒定律 自然界的一切物质都有能量，能量有各种不同的 形式，能够从一种形式转化为另一种形式，或从 一个物体传递给另一个物体，但在转化与传递的 过程中，能量的总值不变。
另一说法：第一类永动机是不可能造出来的。 或：孤立体系的总能量不变，ΔU=0
△U = U2 －U1 = Q1 + W1= Q2 + W2 不同途径Q 、W不同： Q1 ≠ Q2；W1 ≠ W2 Q + W只和过程有关 ：△U = Q + W
课堂练习四：
1、某封闭系统从始态变到终态，从环境吸热500kJ，同
时对环境做功300kJ，求系统和环境的热力学能变。
2、1mol理想气体，从始态A经途径Ⅰ达到终态B 时，系统与环境交换了Q Ⅰ ＝－15kJ，W Ⅰ ＝ 10kJ。若该1mol理性气体从同一始态A经途径Ⅱ到 达同一终态B时，系统与环境交换了Q Ⅱ ＝－10kJ， 则该途径Ⅱ的W Ⅱ ＝ 5 kJ，整个过程的系统 的热力学能变化△U＝ －5 kJ
第一类永动机：既不靠外界供给能量，本 身又不减少能量，却能不断对外做功的机器。
热力学第一定律是人类长期经验的总结， 自然界发生的一切现象均符合此定律。
2．热力学第一定律的数学表达式
某一封闭体系(与环境只有热、功交换）发生如下变化
状态1 ( U1 )
Q1,W1 Q2,W2
状态2( U2 )
U2 = U1 + Q + W
3、某理性气体在绝热条件下，向真空膨胀后，
则Q ＝ 0 ， W ＝ 0，△U ＝ 0
4、一封闭体系，当从状态A经历两条任意的不 同途径变化到状态B时，则有C
ห้องสมุดไป่ตู้
物理化学 第二章 热力学第一定律

物理化学 第二章 热力学第一定律


1)热： 系统状态变化时，因其与环境之间存在温度差 而引起的能量交换形式称为热，以符号Q表示。 热的符号规定： Q的数值以系统实际得失来衡量，热的传递方向 通过Q的数值为正或负来表示：若系统吸热(即 环境放热)，则Q值规定为正；若系统对环境放 热，则Q值规定为负。
热的本质： 从微观角度讲，物质的温度高低反映该物质内 部粒子无序热运动的平均强度大小，热实质上 是系统与环境两者内部粒子无序热运动平均强 度不同而交换之能量。 传热过程的推动力：温度差。 热是途径函数： 系统经历某一变化过程中所发生的系统和环境 之间以热的形式的能量交换，与变化过程的具 体途径有关。热不是状态函数。
化学反应热： 系统因发生化学反应而与环境交 换的热称为化学反应热。 2)功 系统状态发生变化时，除热之外，系统与环境 之间所发生的其它所有形式的能量交换均称为 功，以符号W来表示。 功的符号规定：功的数值同样以系统的实际得 失来衡量，并规定系统从环境获得功为正，对 环境作功为负(注意：这一正负号的规定可能与 其它版本的教材中的规定不同)。
若系统由始态(p1，V1，T1)经某一过程变至终态 (p2，V2，T2)，则该过程的体积功W为过程中系 统各微小体积变化与环境交换的功之和： W=∑δ W=-∫pambdV 注意：仍然要用pamb而不能用p(系统)计算！
功也是途径函数： 系统的体积变化相同时，体积功数值的大小取 决于环境的压力pamb。 如果系统经历一个pamb＝0的过程，如气体向真空 膨胀的过程，则与环境之间无体积功的交换。 当系统从同一始态经历不同的途径变至同一终 态，因为途径不同，pamb不同，故体积功也就不 同。体积功为途径函数。 功不是状态函数，数学上不是全微分，微小的 功不能写成dW，而应写作δ W。
4.热与功 热与功是系统状态发生变化时，与环境交换能 量的两种不同形式。 热与功只是能量交换形式，而且只有系统进行 某一过程时才能以热与功的形式与环境进行能 量的交换。热与功的数值不仅与系统开始与终 了状态有关，而且还与状态变化时所经历的途 径有关。热与功称作途径函数(不是状态函数)。 热和功的单位： 具有能量的单位，为焦耳(J)或千焦耳(kJ)。
物理化学 第一章 热力学第一定律

物理化学 第一章 热力学第一定律


状态函数的改变量，只与过
LA
LB
程的始终态有关，而与状态 变化的具体途径无关。
△L= LB - LA
推论1:根据特征2状态函数的改变量具有加和性。 △L= ∑△LB
如：水10℃→30℃→50℃→70℃→90℃ △T=90-10=80℃
△T=(30-10)+(50-30)+(70-50)+(90-70)=80℃ 推论2：循环过程状态函数的改变量为零。
第一章
热力学第一定律
主要解决的问题
变化过程中能量的传递和能量的 转化的计算问题
§1—1 基本概念及术语 一、系统与环境 系统：研究的对象。
环境:与系统密切相关的其余部分
系统的分类
1．隔离系统（孤立系统）：系统与环境之间既 没有能量交换，也没有物质交换的系统。
2．封闭系统：系统与环境之间只有能量交换， 但没有物质交换的系统。
总结：由p-V图和上面的计算结果可知，1、2、 3、4个过程是在相同的始终态之间，采取不 同途径进行的四个过程，功的数值是不同的， 由1→4系统对外做功依次增加，证明功不是 状态函数，而是过程的属性和产物。
三、可逆过程和不可逆过程
把2、3、4、三个过程以对应方式逆转回去， 看环境消耗多少功？
（2）一次压缩
第一、状态函数的分类 1．广度性质（容量性质）：其数值的大小与 系统中所含的物质量成正比。且具有加和性。
如:质量(m) 2．强度性质：其数值的大小与系统中所含的 物质量无关，且不具有加和性。
如:温度(T)
第二、状态函数之间的关系 热力学系统中的状态变量之间并不是独
的，彼此之间有着相互联系 如:理想气体的p,V,T
V（1 p+dp）dV=-
物理化学知识点总结(热力学第一定律)

物理化学知识点总结(热力学第一定律)

物理化学知识点总结(热力学第一定律).doc物理化学知识点总结（热力学第一定律）摘要：热力学第一定律是热力学的基础之一，它描述了能量守恒的原理。

本文将对热力学第一定律进行详细的阐述，包括其定义、数学表达式、应用以及在物理化学中的重要作用。

关键词：热力学第一定律；能量守恒；物理化学；系统；状态函数一、引言热力学是研究能量转换和能量传递规律的科学。

热力学第一定律，也称为能量守恒定律，是理解和分析热力学过程的关键。

二、热力学第一定律的定义热力学第一定律指出，能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转换为另一种形式，或者从一个系统转移到另一个系统。

在封闭系统中，能量的总量保持不变。

三、热力学第一定律的数学表达式对于一个封闭系统，热力学第一定律可以用以下数学表达式表示：[ \Delta U = Q - W ]其中，( \Delta U ) 是系统内能的变化，( Q ) 是系统吸收的热量，( W ) 是系统对外做的功。

四、系统与状态函数在热力学中，系统是指我们研究的对象，它可以是封闭的或开放的。

状态函数是描述系统状态的物理量，如温度、压力、体积等，它们只与系统的状态有关，而与系统状态变化的过程无关。

五、热力学第一定律的应用理想气体的等体过程在等体过程中，体积保持不变，系统对外不做功，热力学第一定律简化为 ( \Delta U = Q )。

理想气体的等压过程在等压过程中，压力保持不变，系统对外做膨胀功，热力学第一定律可以表示为 ( \Delta U = Q + W )。

理想气体的等温过程在等温过程中，温度保持不变，理想气体的内能不发生变化，热力学第一定律简化为 ( 0 = Q - W )。

六、热力学第一定律与能量转换热力学第一定律不仅适用于热能和机械能之间的转换，还适用于其他形式的能量，如电能、化学能等。

七、热力学第一定律在物理化学中的应用化学反应在化学反应中，热力学第一定律用于计算反应热，即反应过程中系统吸收或释放的热量。

物理化学-热力学第一定律

物理化学-热力学第一定律


❖ 小结：
➢ W和Q是系统与环境间交换能量的两种形式；不是能量存在 的形式，而是能量传递的形式；
➢ 不能说系统某个状态具有多少热、多少功； ➢ 计算W和Q一定要与系统与环境间发生热交换的过程联系； ➢ 系统内部的能量交换不可能是热或功。
➢ W和Q 不是状态函数，其数值与变化途径有关，为途径函数；
➢ Q和W的微小变化用符号 δ 而不能用d表示。即：δQ和δW
热力学第一定律
U Q W
环境 surroundings
无物质交换 封闭系统 Closed system
有能量交换
第一章 热力学第一定律
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5
热力学绪论 热力学基本概念 热力学第一定律 可逆过程与体积功 焓
§1.6 热容
§1.7 热力学第一定律的应用
§1.8 热化学 §1.9 化学反应热效应的计算 §1.10 能量代谢与微量量热技术简介
§1.1 热力学绪论
➢ 机械运动——物体的空间位置发生变化。 ➢ 热运动——由大量无规则运动的分子所组成的宏观物质以热现象
为主要标志的运动。
➢ 热现象——物质物理性质随温度变化的现象。 ➢ 热学——研究物质热现象、热运动规律以及热运动同其它运动形
式之间转化规律的一门学科。
➢ 热学理论两种方法——热力学方法和统计物理学方法
适用条件：封闭系统。
能量守恒定律
Joule（焦耳）和 Mayer（迈耶尔)自1840年起， 历经 20 多年，用各种实验求证热和功的转换关系， 得到了一致的结果。
即： 1 cal = 4.1840 J
3.化学过程 过程：系统发生了一个从初态到末态的变化，
称为系统发生了一个热力学过程。 途径：从初态到末态的具体步骤。
物理化学简明教程第四版课后练习题含答案

物理化学简明教程第四版课后练习题含答案

物理化学简明教程第四版课后练习题含答案
本文为物理化学简明教程第四版课后练习题，包含答案。

主要介绍了热力学和
量子化学方面的知识。

第一章热力学基础
1.1 热力学第一定律
1.1.1 以下哪种是热力学第一定律的表述？
A. 热量是一个守恒量
B. 能量不能被消灭，只能转化成其他形式
C. 系统的内能等于热量和功的代数和
答案：C
1.1.2 如果一个系统的内能增加了100 J，并且从系统中流出了30 J 的热量，那么系统所做的功是多少？
答案：70 J
1.2 热力学第二定律
1.2.1 以下哪种是最常用的热力学第二定律的表述？
A. 任何热量都不能从低温物体传递到高温物体，除非做功
B. 热力学过程的总熵永远不会减少
C. 热力学系统是一个孤立的系统
答案：B
1.2.2 熵的单位是什么？
答案：J/K
第二章量子力学基础
2.1 波粒二象性
2.1.1 波长为400 nm的光的能量是多少？
答案：4.94×10^-19 J
2.1.2 电子穿过双缝的实验表明电子具有波粒二象性。

在哪些情况下，电子的波动性会更加显著？
答案：在动量较小和物体尺寸较大的情况下
2.2 氢原子的结构
2.2.1 氢原子基态的能量是多少？
答案：-2.18×10^-18 J
2.2.2 在电子半径平方的图像中，哪些区域表示电子最有可能出现？
答案：波峰处
总结
本文介绍了物理化学中的热力学和量子化学方面的知识，包含了相关的课后练习题，答案也一并给出。

希望这些例题能够帮助读者更好地理解物理化学的相关知识。

物理化学 热力学第一定律

第一章热力学第一定律★★★热力学的定义和热力学的基本特点：1.定义：热力学是研究物质能量转化规律的科学。

2.特点：（1）热力学定律都是经验定律（2）热力学研究往往只需要知道体系的始末状态，而不需要知道其反应过程。

第一节：几个基本概念一：体系与环境这个概念相信大家都没问题，我们把研究对象成为体系，与体系紧密相关的那一部分称为环境。

需要注意的是：体系分为敞开体系，封闭体系和隔离体系。

一般我们在进行热力学研究的时候，针对的都是封闭体系（只有能量交换，没有物质交换）。

二：状态与状态函数状态指的是体系的物理性质和化学性质的一种综合表现，能够表现这些性质的函数（例如温度，压强等）称之为状态函数。

需要注意的是状态函数分为容量性质（广度性质）和强度性质两种。

1．广度性质往往具有加和性，与物质的量成正比。

例如体积，质量等2．强度性质恰巧相反，它与物质的量无关，只取决于体系自身的性质。

例如温度，密度等3．广度性质的比值往往是强度性质，例如 ρ = m / V4．状态函数只与始末状态有关，与变化途径无关。

▲▲▲压力和压强是强度性质！三：热和功1.热和功不是状态函数，他们与体系的变化过程有关。

2.对体系做的功和对体系放的热都为正值，对环境的都为负值。

3.有关膨胀功的计算：（1）向真空中膨胀 W=0（2）等外压膨胀 W =- p 外( V 2－V 1 )（3）可逆膨胀 W （也可写成P2/P1，视条件而定）第二节：热力学第一定律一． 热力学第一定律的数学表达式（4）需要注意的几点是：1. 虽然Q 和W 都不是状态函数，可U 是状态函数。

2. 这个W 中既包含了体积功又包含了非体积功。

例：已知在101.3 kPa 下，18℃时1 mol Zn 溶于稀盐酸时放出151.5 kJ 的热，反应析出1 mol H 2气。

求反应过程的W ，∆U 。

解：W =- p 外( V 2－V 1 ) =- p ( V 2－V 1 )= -∆n (气)RT = -∆n (H 2)RT12lnV nRT V =21U U U Q W =-∆=+=- 1×8.314×291.15J= -2.42 kJQ= -151.5 kJ∆U = Q+W = -151.5 kJ-2.421 kJ= -153.9 kJ二：可逆膨胀和可逆压缩1.功和热与反应途径有关。

热力学第一定律(物理化学)

特定条件下，不同途径的热已经分别与过程的热力学能变、焓变相等，故不同途径的恒容热相等，不同途径的恒压热相等，而不再与途径有关。 把特殊过程的过程量和状态量联系起来。
4. ， 两关系式的意义
在100kpa、100oc下，1mol液态水变成水蒸气需吸热40.65KJ，若将H2O(g)看作理想气体，试求系统的
(温度变化很小)
平均热容定义：
单位
1.6 热容 （heat capacity）
1.5 热容 （heat capacity）
单击此处添加小标题
单击此处添加小标题
单击此处添加小标题
添加标题
规定物质的数量为1 mol的热容。
摩尔热容Cm：
单位为： 。
比热
打开率
35%
25%
20%
03
单击此处添加小标题
04
热容与温度的函数关系因物质、物态和温度区间的不同而有不同的形式。例如，气体的等压摩尔热容与T 的关系有如下经验式：
热容与温度的关系：
或
式中a,b,c,c’,... 是经验常数，由各种物质本身的特性决定，可从热力学数据表中查找。
理想气体恒容变温过程
对理想气体，
对理想气体，
2.等外压膨胀（pe保持不变）
因为
dWe,1 = pedV =0
dWe,2 = pe(V2- V1)
1．3 可逆过程和最大功 —理想气体在不同过程中的体积功
功与过程
外压比内压小一个无穷小的值
功与过程
外压比内压小一个无穷小的值
添加标题
外相当于一杯水，水不断蒸发，这样的膨胀过程是无限缓慢的，每一步都接近于平衡态。所作的功为：
DU=Q +W
第一章

简明物理化学 (第二版)全部习题解答 (杜凤沛高丕英沈明)

＝370.7J
∆U
＝
nCV ,m
(T2
−
T1 )
＝[
Hale Waihona Puke 0.1×3 2× 8.314 ×
(610
−
400)
]J＝261.9J
1
Q ＝ ∆U +W ＝632.6J
∆H
＝ nC p,m (T2
− T1 )
＝[ 0.1×
5 2
× 8.314 ×
(610
−
400)
]＝436.4J
(2) Q ＝ Q绝热 + Q恒压 ＝0+ nC p,m (T2 − T1 ) ＝463.4J
终态：
0℃、 冰水混合物
因为是一个恒压绝热过程，所以 ∆H ＝ Q ＝0
(2) 可以把这个过程理解为一部分水凝结成冰放出的热量用以体系升温至 0℃。 设析出冰的数量为 m ，则：
m水C p ∆t ＝ m∆ fus H
100×4.230×5＝ m ×333.5
得 m ＝6.34g
6. 0.500g 正庚烷放在氧弹量热计中，燃烧后温度升高 3.26℃，燃烧前后的平均温度为 25 ℃。已知量热计的热容量为 8176 J•K-1，计算 25℃ 时正庚烷的恒压摩尔燃烧热。
第一章 热力学第一定律习题解答
1． 1mol 理想气体依次经过下列过程：(1)恒容下从 25℃升温至 100℃，(2)绝热自由膨胀 至二倍体积，(3)恒压下冷却至 25℃。试计算整个过程的 Q 、W 、 ∆U 及 ∆H 。
解：将三个过程中 Q 、 ∆U 及W 的变化值列表如下：
过程
Q
∆U
W
(1) CV ,m (T1末 − T1初 ) CV ,m (T1末 − T1初 )

物理化学课件- 热力学第一定律

数，则焓H＝U＋pV也只是温度的函数。
32
四、QV＝U、QP＝H两公式的意
义
１．将不可测量的量Ｕ、 Ｈ转变为可测量的量Ｑ； ２．将与途经有关的过程函数Ｑ、转变为与途经无关
的状态函数的变化量Ｕ、 Ｈ，可以用设计虚拟过 程进行计算。
33
例：理想气体如下 过程：
p1V1T1
1、恒容过程
QV
QP
2、恒压过程
条件下进的过程，称为可逆过程。
①无限接近平衡态；
②系统可以复原且对环境不留痕迹。
２．可逆体积功计算[W ＝0，W体＝W]
微小功： 功：
W 体 pdV
W体
V2
V1
pdV
３．理想气体恒温可逆体积功计算：
Wr=-nRTln(V2/V1)=-nRTln(p1/p2) 适用条件：理想气体、Ｗ ＝０、恒温、可逆过程
分子间相互作用势能——主要取决于分子间距离，是 Ｖ、Ｔ的函数。（对理想气体没有势能）
分子内部的能量——电子、原子核等的能量。
20
对对热热力力学学能能讨讨论论：： 1、热力学能是状态函数： 2、热力学能是容量性质： 3、热力学能 没有绝对值。 4、热力学能通常是T、V的函数，对理想气体热力
学能只是温度的函数。
＝（U2－U1）＋（p2V2－p1V1） ＝（U2＋p2V2）－（U1＋p1V1） ＝H2－H1＝ H
30
ＱＰ＝ Ｈ
微小变化：ＱＰ＝ｄＨ （适用条件：恒压且Ｗ ＝０）
31
讨论
1、QＰ＝ H ，因此，恒压热只取决于始末态， 与过程的具体途径无关；
2、焓是状态函数，具有能量单位； 3、焓没有明确的物理意义，特殊情况下等于热； 4、由于热力学能没有绝对值，所以焓也没有绝对值； 5、理想气体简单pVT变化时热力学能只是温度的函

物理化学 第二章 热力学第一定律


盖斯定律：在恒容或恒压过程中，化学反应的热仅与 始末状态有关而与具体途径无关。
Qv,a难测 Qv,b易测
Qv,c易测
(状态函数法)
恒容时
恒压力时：
Qp,a Qp,c Qp,b
在一个体积恒定为0.50 m3的绝热容器中发生某化学反应， 使容器内气体的温度升高750℃,压力增加60 kPa。此反应 的Q, W, rU , r H 各为若干？
（2）状态函数的分类——广度量和强度量
按状态函数的数值是否与物质的数量有关，将其分为广 度量（或称广度性质）和强度量（或称强度性质）。
广度量：具有加和性（如Ｖ、m、Ｕ)
状态函数 强度量：没有加和性（如p、Ｔ、 ） 注意：由任何两种广度性质之比得出的物理量则为强度 量，如摩尔体积Vm(V/n)等
U只取决于始末态的状态，与途径无关
例： 始态 1 2 3 不同途径，Q、W 不同 但 U＝ U1 ＝ U2＝U3 末态
§2.2 热力学第一定律 1. 热力学第一定律
热力学第一定律的本质是能量守恒原理，即隔离系统无论 经历何种变化，其能量守恒
热力学第一定律的其它说法： 不消耗能量而能不断对外作功的机器——第一类永动机是 不可能的。
p、V、T 等）。
公理：没有外场作用，组成确定的均相体系，只要两 个 独立变量确定，系统其他状态随之确定。p = p (T, V), U = U (T, V), U = U (T, p).
状态函数特点： 状态改变，状态函数值至少有一个改变 系统状态的微小变化所引起的状态函数X的变化用全微分 dX表示 状态函数的变化值ΔX 只取决于始、末状态，而与变化的 经历无关； 2 X X 2 X1 1
定义 :
def

物理化学1 热力学第一定律

功的分类
体积功 功 非体积功 W’ 电功 表面功 光 轴功，等
1、体积功的计算
p外 dV
若体积膨胀或压缩dV (即V→V+dV)，则
W p外dV
W p外dV
V1 V2
系统，V
使用该公式注意： （1）不论系统是膨胀还是压缩体积功都用-p外dv来计算， 不能用系统压力p，pV或Vdp都不是体积功； （2）此处W与热力学第一定律△U=Q+W中的W不同； （3）公式中的负号。
作业：p19 习题14。
第一章 热力学第一定律
§1.6 理想气体的内能和焓
实验结果：没有发现水温的 变化，也就是ΔT=0，系统与 环境没有热交换，Q=0。 W=0 ΔU=0
结论：在温度一定时气体的 内能U是一定值，而与体积无 关。
第一章 热力学第一定律——理想气体的内能和焓
U U dU dT dV T V V T
第一章 热力学第一定律——理想气体的内能和焓
理想气体的等温可逆过程：
U 0,
H 0
U Q W Q W
Q W
V2
V1
nRT V2 p1 dV nRT ln nRT ln V V1 p2
§1.7 热 容
1、定容热容和定压热容
热容的定义：系统每升高单位温度所需要吸收的热。
热力学物理量 状函数
过程量
Ⅰ (过程量)
A
(状态 函数) Ⅱ (过程量)
B
(状态 函数)
(1) Ⅰ和Ⅱ的过程量一般不同：QⅠ≠ QⅡ， WⅠ≠ WⅡ Ⅰ和Ⅱ的状态函数变化相同：YⅠ＝ YⅡ (2) 一般Q ≠-Q逆， W ≠-W逆； 但Y ＝- Y逆
3. 热力学第一定律的数学表达式 当一系统的状态发生某一任意变化时，假设系统吸收 的热量为Q，同时做出的功为W，那么根据第一定律， 应当有下列公式：
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U U t U r U v U e U n U 分子 分子 ......
2013-7-27
Yangzhou University
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1. 热力学第一定律及其应用
注意： 1）热力学能是状态函数。 2）它的绝对值无法测定，只能求出它的变化 值 U。 3）热力学能与体系的物质量成正比，是容量 性质。
Yangzhou University
20
1. 热力学第一定律及其应用
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： 1）热平衡 体系各部分温度相等 2）力平衡 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。 2013-7-27
Yangzhou University
32
1. 热力学第一定律及其应用
W ' ( fdl EdQ dA .......)
——非体积功 注意： 热和功都是被传递的能量，它们总是与体系所 发生的具体过程相联系的，因此，Q 和 W 都不是 状态函数，微小变化过程中的热和功应分别用 Q 和 W 表示。 Yangzhou University 33 2013-7-27
简明物理化学
授课：韩 杰
化学化工学院
0. 绪论
0.1 物理化学的研究对象
物理化学:
从研究化学现象和物理现象之间的相互联 系入手，从而探求化学变化中具有普遍性的基 本规律。
在实验方法上主要采用物理学中的方法。
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Yangzhou University
2
0. 绪论
化学现象: A + B C +
1. 热力学第一定律及其应用
1.2.2 热力学能 体系总能量 E 是体系整体运动的动能 T、 体系在外力场中的位能 V 和体系的热力学能 U（也称为内能）三部分的总和。 热力学能是指体系内部能量的总和，包括 分子运动的平动能、转动能、振动能、电子的 能量、核的能量以及各种粒子之间的相互作用 位能等。
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Yangzhou University
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1. 热力学第一定律及其应用
体系与环境交换的总功
W p外dV ( fdl EdQ dA .......——体积功 dV>0，体系体积膨胀，体系对环境做功，W<0； dV<0，体系体积缩小，环境对体系做功，W>0； 2013-7-27
U Q W
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Yangzhou University
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1. 热力学第一定律及其应用
1.1 热力学研究对象和基本概念 热力学是研究能量转换过程中所遵循规律
的科学。热力学的研究对象是具有足够大量的
质点（原子、分子等）所构成的集合体。
运用热力学的基本原理来研究化学现象以
及由此而引起的物理现象则称为化学热力学。 2013-7-27
2Z 2Z ( )( ) xy yx Yangzhou University
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1. 热力学第一定律及其应用
状态函数Z的改变量ΔZ可表示为：
Z dZ Z 2 Z 1
Z1
Z2
（1.1.1）
当体系恢复原来状态时
dZ 0
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（1.1.2）
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0. 绪论
0.3 物理化学课程的学习方法 (1)注意物理化学的思维方法 (2)注意物理化学中公式推导的方法 (3)多做习题，在做习题的过程中学会解题方法。 (4)自学＋复习，培养自学和独立工作的能力。 2013-7-27
Yangzhou University
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1. 热力学第一定律及其应用
课时安排：
题
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Yangzhou University ——结构化学。
5
0. 绪论
0.2 物理化学的研究方法 （1）遵循“实践—理论—实践”的认识过程， 分别采用归纳法和演绎法，即从众多实验事实概 括到一般， 再从一般推理到个别的思维过程。 （2）综合应用微观与宏观的研究方法，主要有： 热力学方法、统计力学方法和量子力学方法。 2013-7-27
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1. 热力学第一定律及其应用
（1）广度性质 广度性质的数值与体系的物质的量成正比， 这种性质具有加和性，又称为容量性质，如体 积、质量、熵等。 （2）强度性质 强度性质与体系的物质的量无关，不 具有加和性，如温度、压力等。
指定了物质的量的容量性质即成为强 度性质，如摩尔体积。 Vm=V/n Yangzhou University 2013-7-27
Yangzhou University
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1. 热力学第一定律及其应用
热力学的研究内容 •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；
•研究变化过程中的能量效应； •研究化学变化的方向和限度。 2013-7-27
Yangzhou University
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1.热力学第一定律及其应用
Yangzhou University
16
1. 热力学第一定律及其应用
2）封闭体系
封闭体系与环境 之间有能量交换，但 无物质交换。
2013-7-27
Yangzhou University
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1. 热力学第一定律及其应用
3）孤立体系
孤立体系与环境 之间既无物质交换， 又无能量交换，故又 称为隔离体系。
注意：1）Q不是状态函数； 2）热交换时，体 系温度发生变化，则称为显热；若体系温度不 变，如发生相变、化学变化，则称为潜热。 2013-7-27
Yangzhou University
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1. 热力学第一定律及其应用
功的符号 环境对体系作功: 体系对环境作功: W>0 W<0
功可分为体积功和非体积功两大类。 所有的功均可表示为广义的力（强度性 质）×广义的位移（广度性质的变化量）。
1. 热力学第一定律及其应用 2. 热力学第二定律
48学时
7 学时 7 学时
3. 溶液与相平衡
4. 化学平衡 5. 化学动力学基础
6 学时
4 学时 6 学时
6. 电化学
7. 界面现象
6 学时
7 学时
8. 胶体化学
5 学时
2013-7-27
Yangzhou University
10
1. 热力学第一定律及其应用
Yangzhou University
6
0. 绪论
•热力学方法： 以众多质点组成的宏观体系作为研究对象 以两个热力学定律为基础 用一系列热力学函数及其变量，描述体系状态变化
不涉及变化的细节
经典热力学方法只适用于平衡体系。 Yangzhou University 2013-7-27
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0. 绪论
物理现象: 热、光、电、磁、声、 2013-7-27
Yangzhou University
3
0. 绪论
学习物理化学的目的 解决生产和实验中向化学提出的理论问题。 揭示化学变化的本质。
2013-7-27
Yangzhou University
4
0. 绪论
物理化学的研究内容： (1) 化学变化的方向和限度问题 ——化学热力学。 (2) 化学反应的速率和机理问题 ——化学动力学。 (3) 物质的性质与其结构之间的关系问
T、p、V及U、H、S、F、G等均为状态函数
状态函数在数学上具有全微分的性质。 2013-7-27
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1. 热力学第一定律及其应用
全微分
Z f ( x, y)
Z ( )y x
Z ( )x y
Z Z dZ ( ) y dx ( ) x dy x y
热力学方法的特点 •研究大量分子的集合体，研究体系的宏 观性质。 •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。 •只考虑变化的可能性以及进行到什么程 度，但不考虑变化所需要的时间。 局限性 不能告知反应的机理、速率和微观性质 Yangzhou University 14 2013-7-27
1.热力学第一定律及其应用
1.1.1 体系和环境 体系
被划定的研究对象称为 体系，亦称为物系或系统。 环境
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。 Yangzhou University 2013-7-27
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1. 热力学第一定律及其应用
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 敞开体系与环境 之间既有能量交换， 又有物质交换。 2013-7-27
2013-7-27
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1. 热力学第一定律及其应用
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。
——大孤立体系
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1. 热力学第一定律及其应用
1.1.2 状态和状态函数 1. 状态 所谓体系的状态就是体系一切性质的总 和。如体系的温度、压力、体积、组成等等 这些性质的总和就构成了体系的状态。 当体系所有的性质都确定时，体系的状 态就确定了。而体系任何一个性质的变化均 会引起体系的状态变化。 2013-7-27
•统计力学方法： 用概率规律计算出体系内部大量质点微观运 动的平均结果，从而解释宏观现象并能计算一些
热力学的宏观性质。
•量子力学方法： 用量子力学的基本方程（E.Schrodinger方 程）求解组成体系的微观粒子之间的相互作用及 其规律，从而指示物性与结构之间的关系。 2013-7-27
Yangzhou University