热力学第一定律 ppt课件

【知识点睛】(1)热力学第一定律与能量守恒定律密切相关,是 能量守恒定律的具体体现。 (2)第一类永动机违背能量守恒定律,不能制成。
【误区警示】热力学第一定律与能量守恒定律的关系 利用能量的观点处理物理问题是我们常用的思维方法,有学生认 为热力学第一定律与能量守恒定律无关。为此教师应讲明热力 学第一定律是能量守恒定律的一种表现形式,与能量守恒定律相 关。
【典例1】(西城高二检测)外界对一定质量的气体做了
200 J的功,同时气体又向外界放出了80 J的热量,则气体的内
能
(选填“增加”或“减少”)了
J。
【解题探究】(1)热力学第一定律的公式_Δ__U_=_W_+_Q_。
(2)_外__界__对__物__体__做功、_吸__收__热量、内能_增__加__皆取正号;
热力学第一定律 能量守恒定律
一、热力学第一定律 1.功和热:改变系统的状态,_做__功__和_热__传__递__这两种方法是等 效的,即一定数量的功与确定数量的热相对应。 2.热力学第一定律: (1)内容:一个热力学系统的内能_增__量__等于外界向它传递的 _热__量__与外界对它所做的_功__的和。 (2)表达式:_Δ__U_=_Q_+_W_。
_物__体__对__外__界__做功、_放__出__热量、内能_减__少__皆取负号。
【解析】外界对气体做了200 J的功,则W=200 J,气体向外界 放出了80 J的热量,则Q=-80 J,根据热力学第一定律 ΔU=W+Q得: ΔU=200 J-80 J=120 J>0,故内能增加,增加了120 J。 答案：增加 120
W 外界对物体做功 物体对外界做功
Q 物体吸热 物体放热
ΔU 内能增加 内能减小

解：
取杜瓦瓶及其中的物
质为系统，Q 0
例：绝热容器中盛有水，另有电源对浸于水中的电 热丝通电，见图。选取（1）水为系统；（2）水与 电热丝一起为系统，问 Q 0,Q 0,Q 0 ； W 0,W 0,W 0 解：
（1）取水为系统，则 系统边界是绝热壁及水 与电热丝交界处
Q 0, W 0
Qp ΔH
def
H U pV
dH dU d pV
dQp dH
不做非体积功时，恒压热等于系统焓的变化， 它只决定于系统的初终态
恒压过程的几点说明：
1 恒压过程只要求外压维持恒定，并且体系的初末 态压强等于外压，即可得到不做非体积功时，恒压 热等于焓变。
2 dQp dH 指的是一个微小恒压过程，并不是指 一个恒压过程中间的一个微元，因为实际过程的中
◆ 恒压(isobaric)过程——p1=p2 =p外 且p外维 持恒定
封闭系统 不做非体积功 恒压过程
Qp DU W DU p外(V2 V1 ) U2 U1 ( p2V2 p1V1 ) (U2 p2V2 ) (U1 p1V1 )
定义：焓 (enthalpy)H
DH DU D pV
（2）取水与电热丝一起为系统，则 Q 0, W 0
2.热力学第一定律(the first law of
thermodynamics)
W Q △U
U1
U2
△U = Q + W
以传热和做功的形式传递的能量，必定等于 系统热力学能的变化
△U = Q + W
◆ 一个过程的热和功 的代数和等于系统状态 函数U的变化，与途径 选择无关；
平衡体系的状态得以发生变化依赖环境的影 响，只有来自于体系外部的影响才能使处于平衡 态的体系发生变化。

• ②如果放出热量Ｑ，它的内能如何变化？ 变化了多少？
• 如果外界既没有对物体做功，物体也没 有对外界做功，那么物体吸收了多少热 量，它的内能就增加多少，物体放出了 多少热量，它的内能就减少多少.
.
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3.如果物体在跟外界同时发生做功和热传 递的过程中，内能的变化ΔU与热量Ｑ及 做的功Ｗ之间又有什么关系呢？
②如果气体吸收的热量仍为2.6×105J不变， 但是内能只增加了1.6×105J，这一过程做功情 况怎样？
解：①根据ΔU = W + Q 得
W解=：Δ②U 同－理Q可=得4.2：×W10＇5=JΔ－U ＇－2.6Q×1＇=051J=.61×.61×051J0－5J
W2.为6×正10值= －外界1.0对×气10体5J做W功为，负做值了，1.6说×明10气5J 体的对功外。
对外
（物体对外 界做功）
吸热
（物体从外 界吸热）
放热
（物体对外 界放热）
内能增加 内能减少 内能增加
.
内能减少
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既然做功和热传递都可以改变物体的内能，那么，功、 热量跟内能的改变之间一定有某种联系，我们就来研究 这个问题.
• 1.一个物体，它既没有吸收热量也没有放出热 量，那么：
• ①如果外界做的功为Ｗ，则它的内能如何变化？ 变化了多少？
分子力作功,所以分子有势能.
• 分子的势能与物体的体积变化有关.
• 内能 物体中所有分子动能和势能的总和叫物体的内能
• 由于分子的动能跟温度有关,分子的势能跟体积有关,因此, 物体的内能跟温度和体积都有关.
• 温度高内能大,体积变化内能变化.
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四.热力学第一定律
改变内能的两种方式
做功

标准状态： 标准状态： 固体的标准状态：指定温度下， 压力为P （1）固体的标准状态：指定温度下， 压力为P θ 的纯固体 液体的标准状态：指定温度下，压力为P （2）液体的标准状态：指定温度下，压力为P θ的纯液体 对于水合离子：指定温度下，压力为P 水合离子（ （3）对于水合离子：指定温度下，压力为P θ时，水合离子（溶 液中溶质）的浓度为1mol/L 液中溶质）的浓度为1mol/L （3）气体的标准状态：指定温度下，各气态物质的分压均为P θ 气体的标准状态：指定温度下，各气态物质的分压均为P P θ=100kPa
∆r H
m ,1
= a∆r H
D M+N 2D
m ,1
m ,2
+ b∆r H
m ,3
例：A+B A+B 2M+2N
（1） （2） （3）
m ,2
因为：（1）=（2）+ 1/2（3） 故：
∆r H
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
= ∆r H
+1/ 2∆r H
m ,3
例：p154 5.9
5.5 反应焓变的计算 5.5.1 标准状态
formation mol
在标准状态下，由最稳定的纯态单质生 标准状态下 最稳定的纯态单质生 1mol某物质的焓变称为该物质的标准摩尔 成1mol某物质的焓变称为该物质的标准摩尔 生成焓，单位:kJ.mol 生成焓，单位:kJ.mol-1 。 <0，放热； >0，吸热。 Δf Hmθ<0，放热； Δf Hmθ>0，吸热。
体积功可以用力与 力作用下产生的位 移的乘积来计算。 移的乘积来计算。
= − p ⋅ A⋅ l = − p(V2 −V ) 1 = − p ⋅ ∆V