1热力学第一定律

1.
热力学第一定律
第一讲 热力学第一定律

2.
3.

广度性质；强度性质。 体系热
力学性质的综合表现。
状态：
状态函数：体系的热力学性质称为状态函数。

绪论
目的和要求
了解物理化学的研究对象及在国民经济和药学中的作用。 了解热力学的研究方
法。
掌握状态函数等热力学基本概念。
了解功和热与过程有关，只有在体系与环境进行能量交换时才有

熟悉热力学的恒温、恒压、恒容、绝热和循环等过程。 重点和难点
重点：热力学基本概念。 难点：状态函数的概念及特点。
讲授基本内容和要点
绪论
㈠物理化学的研究对象及特点
1
•研究对象：从研究物理变化和化学变化的联系入手，探求化学变化基 本规律的
一门科学。
2.
特点：理论性强，抽象，称为理论化学。
3.
在国民经济和药学中的作用 ㈡基本内容
1. 化学热力学 2.
化学动力学 ㈢
研究方法 ㈣学习方法及要求。 第一章 热力学第一定
律
§1
-1
热力学概论
㈠热力学 热力学是研究自然界各种形式的能量的相互关系及转化规律的科学。
主要内容：
1.
热力学第一定律：过程中，能量的转化是可逆的。
2.
热力学第二定律：从能量的转化的特点，指出过程的方向和限度。 ㈡化
学热力学
将热力学原理应用于化学变化及与化学变化有关的物理变化中，发展成热 力学的一
个重要分支。
§1
-2
热力学基本概念 ㈠体系和环境
体系：我们所选择的研究对象。 环境：在体系周围与体系有关系的物质。
孤立体系；封闭体系；敞开体系。
㈡体系的性质、状态、状态函数
1.
性质：
质，简称性质。

1.
2.
3.
4.
意
义。

1.
2.

3.
物质结构

体系的温度、压力、体积、密度……都是体系的热力学性
状态函数的特点。
㈢热力学平衡态：体系的性质不随时间改变。
㈣过程和途径
过程：体系状态变化的经过。
途径：完成过程的具体步骤。
恒温和等温过程、恒压和等压过程、恒容过程、循环过程、绝热过程、 可逆
与不可逆过程。
㈤体系状态变化的类型
单纯状态变化；相变化；化学变化。
（六） 内能：体系内部的能量。符号：u 单
位：
J

包括分子运动动能；分子间位能；分子内能量。
（七） 功和热
热：体系与环境因温度差而传递的能量。 功：除热外体系与环境间传递的能
量。
体积功
四. 英语词汇
system
体
系
,

surroundings 状态函数，Process 过程，
Process 恒压过程,isochoric
Process 绝热过程, cyclic 途径，heat 热， work
功。
复习思考题 状态函数有何特点？体系的状态一定， 当体系进行某一循
环过程时，它的状态函数变量是多少？

.
目的和要求
1.
掌握可逆过程和最大功的概念及热力学第一定律的数学表达式。

.
重点和难点
1.
重点：可逆过程的概念及特点。
2.
难点：可逆过程的概念及特点。
三.讲授基本内容和要点 § 1-2热力学基本概念
㈧可逆过程和最大功

环境, prop erties 性质
, state fun cti

on

sothermal prop erties
恒温过
p rocess
恒容过

P rocess
isobaric
adiabatic p ath

程
,

程
,

程
,

五
.

1.
2.

其状态函数是否也一定?

第二讲
热力学第一定律

2.
掌握体系各种变化过程体积功的计算。
可逆过程：体系从状态A变化到状态B,若能使体系从状态B回到状态A,而 且环境也回复原
状。

可逆过程的特征；可逆膨胀过程作最大功 § 1-3热力学第一定律
介绍热力学第一定律的几种说法。

热力学第一定律的数学表达式: § 1-4体积功的计算。
㈠理想气体的状态变化过程 ㈡等温、等压可逆相变过程 ㈢等温、等压化学反应过程

irreversible process 不可逆过程,
maximum work 最大功。 五.复习思考题 可逆过程的特征是什么？它和不可逆过程的根本区别在哪里? 5.既然可逆过程实际上并不存在，为什么在热力学上还要引入这个概念？它有 什么重要意义？ .目的和要求 1. 焓的导出。 2. 掌握恒压热容与恒容热容的计算公式以及与温度的关系式。 reversible p rocess 可逆过程， quasistatic p rocess
准静态过程,

1.
2.
可逆过程和循环过程是否相同?
3.
可逆化学反应是否就是热力学上的可逆过程?
4.
如何判断一个已经进行的过程是可逆过程?

第三讲
热力学第一定律
3.
掌握理想气体的内能和焓只是温度的函数。
4. 了解理想气体G
与C的差值的推导过程。
.
重点和难点
重点：焓的导出；恒容热和恒压热的计算。
三.讲授基本内容和要点
§ 1-5 焓
焓的导出；焓的定义：H=u+PV, △
H=Q;

关于焓的几点说明。

§ 1-6热容
㈠摩尔恒压热容；摩尔恒容热容的定义。
㈡CP与CV的关系 ㈢CP与温度的关系

en tha Ipy 焓,heat cater nal
热容。
五.复习思考题
1.对于理想气体状态变化而言，dH=nCmdT, du=nCv,mdT,
是否仍有恒压或恒容 条件的限
制？该两式在发生化学变化，相变或做了非体积功的情况下，是否还 能应用？

2. 已知△ H=Q,故Q
为状态函数，这种说法对不对？为什么?
3.
压力变化且不做非体积功的过程有没有焓变？如有焓变，其值等于
多少？它与过程的热量 Q有没有联系？

.
目的和要求

言，

第四讲
热力学第一定律
1.
掌握应用热力学第一定律的有关公式计算理想气体在恒温、恒容、恒压、绝 热等过程中的
△ □、△
H Q W

2.
了解热力学第一定律对实际气体的应用。
3. 了解焦耳-
汤姆逊系数的定义。
.
重点和难点
重点：理想气体绝热可逆过程方程式的导出及热力学第一定律 在理想气体各过程中的应用。
难点：实际气体节流膨胀的热力学分析。
三.讲授基本内容和要点 § 1-7热力学第一定律在理想气体各过程中的应用。
㈠绝热可逆过程
㈡不可逆绝热过程
㈢其他过程 § 1-8热力学第一定律对实际气体的应用
㈠节流膨胀
㈡节流膨胀是恒焓过程
㈢焦耳-汤姆逊系数

equati on of p rocess 过程方程，throttli ngex pansion
节流膨胀。
五.复习思考题
1.根据绝热过程的特点，△ u= - W
如从同一始态出发，分别用绝热可逆及 绝热不可逆
过程膨胀至压力相同的终态， 问这两种方式膨胀所达到的终态的 温度是否相同？为什
么？

2.
一气体从某一状态出发，经绝热可逆压缩或经恒温可逆压缩到一固定的 体积，哪一
种压缩过程所需的功大？为什么？如果是膨胀， 情况又将任何?
3.
试证明理想气体绝热过程的功可用下式表示:
.目的和要求 1.
掌握盖斯定理的应用。
2.
熟悉热化学方程式的写法。
3.
掌握运用和生成焓燃烧焓求算反应热的方法。
4.
了解反应热和温度的关系。
二.重点和难点 重点：由生成焓和燃烧焓求算反应热的方法。
三.讲授基本内容和要点 § 1-9化学反应热效应的计算
化学反应热效应
等容反应热和等压反应热
盖斯定理
反应进度
标准生成焓和标准燃烧焓
反应热效应与温度的关系一基尔霍夫公式。

thermochemistry 热化学， heat effect 热效应,heat of reaction
热,combustion enthaIpy 燃烧焓,standard molar enthaIpy of formalion 标,
准生成焓
.

五.复习思考题
1.
什么是反应进度?
1.
盖斯定律能解决什么问题？应注意些什么？它与热力学第一定律的关系如 何？

第五讲
热力学第一定律
反应
2.
认为在指定温度及标准压力下，各不同元素的稳定单质其焓的绝对量值都相 等，这是有道理
的吗？为什么将它们全部规定为零是正确的？

3.
在理解生成焓时，要注意些什么?
4.
已经有了生成焓的概念，为什么还要定义燃烧焓？在理解燃烧焓时要注意些 什么？