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热力学基础11.热力学有关知识热力学是专门研究能量互相转变过程中所遵照旳法则旳一门学科。
将热力学旳定律、原理、措施用来研究化学过程以及伴随这些化学过程而发生旳物理变化, 就形成了化学热力学。
重要处理旳问题:某物质或某混合物能否在一定条件下发生化学变化；假如发生化学变化, 伴伴随该反应将有多少能量变化；反应进行旳程度。
热力学第一定律: 自然界一切物质都具有能量, 能量有多种不一样旳形式, 可以从一种形式转化为另一种形式, 从一种物体传递给另一种物体, 在转化和传递中能量旳总数量不变。
某体系内部旳能量称为热力学能, 即内能, 用U表达。
体系旳热力学能旳变化等于以功和热旳形式传递旳热量: △U = Q + W。
热由环境流入体系, Q＞0；环境对体系做功, W＞0。
H（焓）= U + pV焓是一种状态函数, 其数值与体系中物质旳量成正比, 是体系各部分旳总和。
△H = QR, 表达封闭体系, 恒压和不作其他功旳条件下发生变化时, 吸取或放出旳热量等于体系焓旳变化。
2.化学反应中旳能量变化一般体现为热量旳变化, 用符号△H表达, △H＜0, 规定为放热反应。
△H＞0, 规定为吸热反应。
吸热反应: C（固）+ H2O（气）= H2（气）+CO（气）△H=131.5kJ/mol放热反应: C（固）+ O2（气）= CO2（气）△H= -393.5kJ/mol3. 热化学方程式表达化学反应与热效应关系旳方程式叫做热化学方程式。
⑴在化学方程式各物质旳化学式背面写明各物质旳汇集状态（气、液、固）。
⑵在方程式右边写出热量变化旳数值, △H = ？⑶方程式中计量数表达各物质旳物质旳量之比, 可认为分数, 计量数变化时, △H必须跟着变化。
⑷两个热化学方程式相加减时, △H同步相加减。
4.盖斯定律：不管化学过程是一步完毕或分为数步完毕, 这个过程中旳热效应相似, 即化学反应中旳焓变只决定于始态和终态, 而和变化途径无关。
![高中物理竞赛课件16：热力学基础[兼容模式]](https://img.taocdn.com/s1/m/57fafa91b9f3f90f77c61b3b.png)
至末状态（p，的气体初始的温度、压强和体积分别为的铂丝对它加热．设两次加热的电流和时间都相同．第一次保持气两个相同的绝热容器用带有活栓的绝热细管相连，开始时活栓是关闭的，如图，容器的单原子理想气体；容器定的功率P下获得电热能，由此而导致的金属片绝对温度增长关系为()T t=子分子理想气体混合组成某种理想气体，已知该混合理想气体在常温下的绝热方程为一个高为152 cm 的底部封闭的直玻璃管中下半部充满双原子分子理想气体，上半部是水银且玻璃管顶部开口，对气体缓慢加热，到所有的水银被排出管外时，封闭气体的摩尔热容随体积如何变化？传递给气体的总热量是多少？(大气压强p 0=76 cmHg)取76cmHg 为单位压强,76cm 长管容为单位体积,在此单位制下,气体的p-V 关系为()123p V V=+-=-1221p 201122T T nR ==由图知()1max 321V V T T -⨯=由 1.52.25m RT n =从T 1到T m 过程,对外做功,内能增加,故:1Q W E =+∆吸2 1.50.52⨯=++5 2.2522nR nR -⎛⎫ ⎪⎝⎭32=从T m 到T 2过程,对外做功,内能减少,故:Q W E =-∆吸2p ()()1 1.53 1.52p p ⎡=⎤+--⎣⎦-()2.25352p p nR nR ⎡⎤--⎢⎥⎢⎥⎣⎦续解返回查阅)⎤积与V B相比可忽略不计，蒙皮的质量为t=20℃，正常外界大气压解答读题♠热力学第二定律热力学第二定律的克劳修斯表述：在低温热源吸取热量，把它全部放入高温热源，而不引起其他变化是不可能的．这是从热传导的方向性来表述的，也就是说，热传导只能是从高温热源向低温热源方向进行的．热力学第二定律的开尔文表述：从单一热源吸取热量，把它完全转变为功而不引起其他变化是不可能的．这是从机械能与内能转化过程的方向来表述的，也就是说，当将内能转变为机械能时，若不辅以其它手段是不可能的．W 1W 2Q W 2W 1QQ 1低温热源2T 卡诺热机12Q WW Q -2Q T =♠可逆过程与不可逆过程BW1BW2V1V设有一以理想气体为工作物质的热机循环，如图所示，试证明其效率为环．在400K等温线上，起始体积为计算气体在此过程中所做的功，以及从高温热源吸收的热量和传给12341和15641，比较这两个热循环过程的效率哪个高？高多少倍？对过程12341:用做功，气体的状态变化，完成一个循环和2-3在图象中是直线段，而过程续解一热机工作于两个相同材料的物体A 和B 之间，两物体的温度分别为T A 和T B （T A ＞T B ），每个物体的质量为m 、比热恒定，均为s ．设两个物体的压强保持不变，且不发生相变．(a )假定热机能从系统获得理论上允许的最大机械能，求出两物体A 和B 最终达到的温度T 0的表达式，给出解题的全部过程．(b )由此得出允许获得的最大功的表达式．(c )假定热机工作于两箱水之间，每箱水的体积为2.50 m 3，一箱水的温度为350 K ，另一箱水的温度为300 K ．计算可获得的最大机械能．已知水的比热容＝4.19×103，水的密度＝1.00×103kg.m-3．续解专题16-例3(a)设热机工作的全过程由n (n →∞)个元卡诺循环组成，第i 次卡诺循环中，卡诺热机从高温热源（温度设为T i ）处吸收的热量为ΔQ 1后，温度降为T i +1；在低温热源（温度设为T j ）处放出的热量为ΔQ 2后，温度升高为T j +1，满足一反复循环运转的装置在水流速度为u=0.1 m/s的海洋上将大海的热能转化为机械能．考虑深度h=1 km的海水最上层的温度T1=300 K，而与水面相邻的空气温度为T2=280 K．装置在垂直于水流方向上的宽度为L=1 km．估计该装置所能提供的最大功率，已知水的比热为c=4200 J/(kg.K)，水的密度ρ=103kg/m3．解答读题某空调器按卡诺循环运转，其中的做功装置连续工作时所提供的功率为p0．⑴夏天，室外温度为恒定的T1，启动空调器连续工作，最后可将室温降至恒定的T2．室外通过热传导在单位时间内向室内传输的热量正比于（T1－T2）（牛顿冷却定律），比例系数为A．试用T1、p0和A来表示T2．⑵当室外温度为30℃时，若这台空调器只有30％的时间处于工作状态，则室温可维持在20℃．试问室外温度最高为多少时，用此空调器仍可使室温维持在20℃？⑶冬天，可将空调器吸热、放热反向．试问室外温度最低为多少时，用此空调器可使室温在20℃？解答读题。
