《物理化学学习要点》
热力学第一定律
一、 本章框架
dU Q
δ=U Q ∆=+
二、 本章要求
1、 了解热力学基本概念：系统、环境、功、热、平衡状态、状态函数、可逆过程等；
2、 明确热力学第一定律和热力学能的概念；
3、 明确焓、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓和燃烧焓的定义；
4、 熟练掌握在理想气体单纯pVT 变化、相变化及化学变化过程中计算热、功、△U 、△H 的原理和方法； 三、考核要求： 1．热力学概论
1.1 热力学的目的、内容和方法 （了解） 1.2 热力学的一些基本概念
1.2.1 体系与环境，体系的性质 （理解） 1.2.2 热力学平衡态和状态函数 （理解）
适用于封闭系统
温过程 压过程 容过程 pVT 都变化过程
热过程
逆相变过程 可逆相变过程 准摩尔反应焓 准摩尔燃烧焓 准摩尔生成焓
等温反应 流膨胀
2．热力学第一定律
2.1 热和功（掌握）
2.2 热力学能（掌握）
2.3 热力学第一定律的表述与数学表达式（应用）3．体积功与可逆过程
3.1 等温过程的体积功（应用）
3.2 可逆过程与最大功（理解）
4．焓与热容
4.1 焓的定义（了解）
4.2 焓变与等压热的关系（应用）
4.3 等压热容和等容热容（理解）
5．热力学第一定律对理想气体的应用
5.1 理想气体的热力学能和焓（掌握）
5.2 理想气体的C p与C v之差（理解）
5.3 理想气体的绝热过程（掌握）
6．热力学第一定律对实际气体的应用
6.1 节流膨胀与焦耳-汤姆逊效应（了解）
7．热力学第一定律对相变过程的应用（掌握）8．化学热力学
8.1 化学反应热效应
8.1.1 等压热效应与等容热效应（掌握）
8.1.2 反应进度（了解）
8.2 赫斯定律与常温下反应热效应的计算
8.2.1 赫斯定律（应用）
8.2.2 标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧焓（掌握）
8.3 标准反应焓变与温度的关系—基尔霍夫定律（应用）
四、重要概念
1、系统与环境；
2、隔离系统、封闭系统、敞开系统；
注意：隔离系统Q=0，W=0
3、广度性质（加和性：V，U，H，S，A，G）
强度性质（物质的量，T，p）；
4、功W和热Q；
注意W与Q的符号；W与Q均为途径函数（非状态函数）
5、热力学能；
6、焓；
7、热容；
8、状态与状态函数；
9、平衡态；
10、可逆过程；
11、节流过程；
12、真空膨胀过程；
13、标准态；
14、标准摩尔反应焓，标准摩尔生成焓，标准摩尔燃烧焓
五、重要公式与适用条件
1. 体积功：W= -p外dV（封闭系统，计算体积功）
2. 热力学第一定律：U = Q+W，d U =Q +W（封闭系统）3．焓的定义：H=U + pV
4．热容：定容摩尔热容 C V ，m =Q V /dT =（∂ U m /∂ T ）V 定压摩尔热容 C p ，m = Q p /dT =（∂ H m /∂ T ）P 理想气体：C p ，m - C V ，m =R ；
凝聚态：C p ，m - C V ，m ≈0
理想单原子气体C V ，m =3R /2，C p ，m = C V ，m +R =5R /2 5. 标准摩尔反应焓：
由标准摩尔生成焓f H B
（T ）或标准摩尔燃烧焓
c H B
（T ）计算
r H m
v B f H B
（T ）= -v B c H B
（T ）
6. 基希霍夫公式（适用于相变和化学反应过程）
r H m
（T 2）r H m
（T 1）+2
1
T r pm T C dT
∆⎰
7. 等压摩尔反应热与等容摩尔反应热的关系式 Q p -Q V
r H m （T ）-r U m （T ）
v B （g ）RT
8. 理想气体的可逆绝热过程方程：
γ
γ
2211V P V P = 1
221
1
1--=γγV T V T γ
γγ
γ/)1(2
2/)1(1
1-=-P T P T
γ
=Cvm Cpm /
六、各种过程Q 、W 、U 、
H 的计算
1、 理想气体： 等温过程dT =0， U H =0， Q =W ；
非等温过程，
U = n C V ，m
T ，
H = n C p ，m
T ，
单原子气体C V ，m =3R /2，C p ，m = C V ，m +R = 5R /2
2、对于凝聚相，状态函数通常近似认为与温度有关，而与压力或体积无关，即
U
H = n C p ，m
T
3． 等压过程：p 外=p =常数，非体积功为零W '=0
（1） W = -p 外（V 2-V 1）， H = Q p =dT
nC
T T
m
p ⎰2
,， U H -（pV ），Q
U -W
（2） 真空膨胀过程p 外=0，W =0，Q U 理想气体结果：d T =0，W =0，Q U =0，
H =0
（3） 等外压过程：W = -p 外（V 2-V 1） 4. 等容过程 ：d V =0 W =0，Q V U =dT
nC
T T
m
v ⎰2
,， H U +V p
5．绝热过程：Q =0 （1）绝热可逆过程 W =dV
p T T
⎰
2U =dT
nC
T T
m
v ⎰2
,，
H
U pV
理想气体：
γ
γ
2211V P V P =
1
221
1
1--=γγV T V T
γ
γγ
γ/)1(2
2/)1(1
1-=-P T P T
（2）绝热一般过程：由方程W dV
p T T
外
⎰2
U = dT
nC
T T
m
v ⎰2
, 建立方程求解。
6．节流过程（等焓过程）：
H =0，Q =0
焦耳-汤姆逊系数 μJ-T =（∂T /∂p ）H ，理想气体μJ-T =0，实际气体μJ-T ≠0 7. 相变过程：
（1）可逆相变（正常相变或平衡相变）：在温度T 对应的饱和蒸气压下
的相变，如水在常压下的0℃ 结冰或冰溶解 (2) 不可逆相变
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热力学第二定律
一、本章框架
