第2章 热力学第一定律
思考题：
1. 对一定量的理想气体，下列单纯PVT过程是否可能：
① 等温下绝热膨胀。
② 等压下绝热压缩。
③ 体积不变，而温度上升，且过程绝热。
④ 吸热而温度不变。
⑤ 温度不变，且压力不变。
2. 在一个带有无摩擦、无质量的绝热活塞的绝热气缸内充入一定量的气体。气缸内壁绕有电阻丝，活塞上方施以一恒定压力，并与缸内气体成平衡状态，如图所示。现通入一微小电流，使气体缓慢膨胀。此过程为一等压过程，故Qp=ΔH，该系统为一绝热系统，则Qp=0，所以此过程的ΔH=0。此结论对否？
3. 已知下述反应的mrH：
① C(石墨) + 0.5 O2(g) == CO(g) )(IHmr
② CO+ 0.5 O2(g) == CO2(g) )(IIHmr
③ H2(g) + 0.5 O2(g) == H2O(g) )(IIIHmr
④ 2H2(g) + O2(g) == 2H2O(l) )(IVHmr
(i) )(IHmr，)(IIHmr，)(IIIHmr，)(IVHmr是否分别是CO(g) ，CO2(g) ，H2O(g)， H2O(l)的mfH？
(ii) )(IHmr，)(IIHmr，)(IIIHmr是否分别是C(石墨)，CO2(g)，H2(g)的mCH？
4. 什么情况下，一个化学反应的mrH不随温度变化？ 选择题：
1. 绝热水箱中装有水，水中绕有电阻丝，由蓄电池供给电流。假设电池放电过程中无热效应，通电后电阻丝和水的温度皆有升高。
A．Q=0，W<0，ΔU<0 B. Q<0，W>0，ΔU>0 C．Q>0，W=0，ΔU>0
D. Q=0，W>0，ΔU>0 E. Q<0，W=0，ΔU<0
① 以电池为系统，水和电阻丝为环境，上述正确的是
② 以电阻丝为系统，水和电池为环境，上述正确的是
第二章热力学第一定律
1.1概述
本章的主要内容是通过热力学第一定律计算系统从一个平衡状
态经过某一过程到达另一平衡状态时，系统与环境之间交换的能量。
热(Q)：系统与环境间由于温差而交换的能量。是物质分子无序运动的结果。是过程量。
功(W)：除热以外的、在系统与环境间交换的所有其它形式的能量。是物质分子有序运动的
结果，是过程量。
热力学能(U)：又称为内能，是系统内部能量的总和。是状态函数，且为广度量，但绝对值
不知道。
热力学第一定律数学表达式：△U=Q+W，在封闭系统、W=0、恒容条件下，△U=QV。
焓函数(H)：H≡U+pV,是状态函数，且为广度量，但绝对值不知道。在封闭系统、W=0、
恒压条件下，△H=Qp。热力学第
一定律及
焓函数系统状态变化时，计算系统与环境间交换的能量状态变化
及过程溶解及混合
化学变化相变化单纯的pTV变化恒容过程(V始=V终)恒温过程(T始=T终=T环)恒压过程(p始=p终=p环)
绝热过程(Q=0)节流过程(H=0，Q＝0)系统及
状态环境：在系统以外与系统密切相关部分系统：隔离系统；封闭系统；敞开系统
状态及
状态函数状态：系统的所有物理性质和化学性质的综合体现类型：广度量；强度量
特性：①改变值只与始、末态有关而与具体途径无关；
②不同状态间的改变值具有加和性。
即殊途同归，值变相等；周而复始，其值不变。状态函数
(热力学性质)
热力学平衡：热平衡；力学平衡；相平衡；化学平衡
溶解焓及混合焓：标准摩尔溶解焓、稀释焓、混合焓的定义及计算。系统与环境
间交换能量
的计算(封闭
系统，W=0)简单的
pTV变化理想气体(IG)系统：2211,,;TTVmpmTTUnCdTHnCdT
理想气体
恒温过程焦尔实验：(1)结论：(∂U/∂V)T=0;(2)推论：UIG=f(T);HIG=g(T)
△U=△H=0;W=-Q=2121ln/VVpdVnRTVV(可逆)
恒容过程：W=0；QV=△U=21,;TVmTnCdT
第2章 热力学第一定律
一 基本要求：
1． 深入理解热力学第一定律的实质，掌握热力学第一定律的表达式——能量方程，并熟练应用热力学第一定律解决工程实际中的有关问题。
2． 掌握储存能、热力学能和焓的概念。
3． 掌握体积变化功、流动功、轴功和技术功的概念，计算他们之间的关系。
二 重点、难点：
1． 热力学第一定律的实质。
2． 焓的物理意义。
3． 热力学能及系统总储存能的区分。
4． 开口及闭口系统的能量方程。
5． 技术功、轴功、推动功和膨胀功的联系及区别。 6． 稳定流动能量方程式的应用。
三 典型题精解：
例1：气缸内储有完全不可压缩的流体，气缸的一端被封闭，另一端是活塞。气缸是绝热静止的。试问： （1） 活塞能否对流体做功？
（2） 流体的压力会改变吗？
（3） 若使用某种方法把流体从0.2Mpa提高到4Mpa，热力学能有无变化？焓有无变化？
解：（1）汽缸活塞系统是闭口系统。由于流体不可压缩，流体的体积不会变化，因此流体的
体积变化功为零，活塞不能对流体做功。 （2）根据牛顿第三定律，流体的压力应与外力时时相等，因而当活塞上的作用力改变时，
流体的压力也随之改变。
（3）根据已知条件，汽缸活塞系统与外界无热交换，Q=0，又W=0，由能量方程
Q=∆U+W 知∆U=0，故流体热力学能无变化。 焓H=U+pV，当U，V不变，p提高时，H应增大。
讨论：
（1） 从本题分析可以看到，闭口系统与外界有无功量交换，不在于压力大小或系统压力
有无变化，而在于系统有无体积的变化。
（2） 本题由于系统与外界无热量交换，无功量交换，因而系统的热力学能变化为零，但焓的变化不为零。应将热力学能和焓的概念加以正确区分。
例２．门窗紧闭的房间内有一台电冰箱正在运行，若敞开冰箱的大门就有一股凉气扑面，感到凉爽。于是有人就想通过敞开冰箱大门达到降低室内温度的目的，你认为这种想法可行吗？
解：按题意，以门窗禁闭的房间为分析对象，可看成绝热的闭口系统，与外界无热量交换，
第2章 热力学第一定律
一、本章基本要点公式及其适用条件
1. 热力学能 U 及其与热 Q、功 W 相互转换关系
(1)U是系统的状态函数，其绝对值仍不可知，对一定量定组成系统，可表为任意俩独立变量 x、y 的函数关系 U =f(x,y)，U 具备五个数学特征为：
o U 改变量取决于始终态；
o 循环积分为零；
o 可表全微分
o 符合 Euler 规则；
o 满足循环式
(2)第一定律数学表达式。针对封闭系统：ΔU =Q+W；绝热过程：ΔU =W
=Wv+W′，；绝功过程：ΔU =Q；等容无其他功：ΔU =Qv
(3) Q、W 是非状态函数，不仅与始终态有关，更与过程途径相关。只有在特定限制条件下 Q、W 与某些状态函数改变量相关联时，仅决定于始终态。
2. 可逆过程的本质意义是系统复原时不留下永久性变化的过程，或言之系统与环境之间强度因子相差无穷小时所经历一系列平衡态过程。可逆过程是平衡态过程，但平衡态过程不一定是可逆过程。可逆过程是理想化概念，其效率最高，是实际过程的极限。
3. 焓 H 的定义及其与 U、Q 的关系 焓是系统状态函数，定义为 H =U+PV，对一定量定组成系统可表为函数关系为 H =f(x,y)，H 同样具有五个数学特征，即焓改变量只决定于始终态，其微变之循环积分为零，可表为全微分，符合 Euler 规则，满足循环式。H 与 Q 在概念上有本质的区别：前者为系统的属性，后者与过程途径有关，唯有等压无其他功时：ΔH =Qp
4. 等容热容 Cv 与等压热容 Cp 的意义特点及其之间转换关系
;;Cpm 与 T 关系呈级数展开式，常表为 Cpm =a +bT +cT2 or Cpm =a +bT +c'T -2；热容差为：，体现热响应函数与力学响应函数及物态方程相互间的关联。
5. 热力学第一定律在 pVT 变化、理想气体及相变化中的应用：
等容过程： 适用于真实气体、液固体及理想气体 pVT 变化
