第二章热力学第一定律及其应用课件

上一内容下一内容回主目录 物理化学电子教案第二章2024/7/14上一内容下一内容回主目录热力学三定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第二定律热力学第二定律热力学第三定律热力学第三定律能量衡算能量衡算变化的方向和限度变化的方向和限度由热性质判断方向由热性质判断方向热力学第零定律热力学第零定律定义温度定义温度2024/7/14上一内容下一内容回主目录第二章 热力学第一定律2.1 基本概念及术语2.2 热力学第一定律2.10 可逆过程与可逆体积功2.3 恒容热、恒压热、焓2.4 摩尔热容2.5 相变焓2.7 化学反应焓2.8 标准摩尔反应焓的计算2024/7/14上一内容下一内容回主目录1.系统与环境系统（系统（System）在科学研究时必须先确定研究对象，把一部分物质与其余分开，这种分离可以是实际的，也可以是想象的。这种被被划划定定的的研研究究对对象象称称为为系系统统，亦称为物系或体系。环境（环境（surroundings）与系统密切相关、有相互作用或影响所所能能及及的部分称为环境。系统环境2024/7/14上一内容下一内容回主目录系统分类 根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：（1 1）封闭系统（）封闭系统（closedsystem）系统与环境之间系统与环境之间无物质交换无物质交换，但，但有能量交换有能量交换。2024/7/14上一内容下一内容回主目录系统分类（2 2）隔离系统（）隔离系统（isolatedsystem）系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为孤立系统。有时把封闭系统和系统影响所及的环境封闭系统和系统影响所及的环境一起作为孤立系统来考虑。2024/7/14上一内容下一内容回主目录系统分类绝热，恒容，无非体积功的封闭系统为孤立系统绝热，恒容，无非体积功的封闭系统为孤立系统2024/7/14上一内容下一内容回主目录系统分类（3 3）敞开系统（）敞开系统（opensystem）系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。2024/7/14上一内容下一内容回主目录例在一个绝热容器中盛有水，水中浸有电热丝，通电加热，例在一个绝热容器中盛有水，水中浸有电热丝，通电加热，如将下列不同对象看作是系统，则分别为何种系统：如将下列不同对象看作是系统，则分别为何种系统：gl(1)(1)以液态水为系统；以液态水为系统；(2)(2)绝热箱中的所有水为系统；绝热箱中的所有水为系统；(3)(3)以绝热箱中的所有水和电热丝为系统；以绝热箱中的所有水和电热丝为系统；(4)(4)以绝热箱中的水、电热丝及外接电源为系统。以绝热箱中的水、电热丝及外接电源为系统。敞开系统敞开系统敞开系统敞开系统封闭系统封闭系统封闭系统封闭系统封闭系统封闭系统封闭系统封闭系统孤立系统孤立系统孤立系统孤立系统系统分类系统分类2024/7/14上一内容下一内容回主目录2.状态和状态函数性质：用以描述系统的热力学状态，亦称性质：用以描述系统的热力学状态，亦称热力学状热力学状态函数态函数状态：指静止的系统内部的状态，也称热力学状态；状态：指静止的系统内部的状态，也称热力学状态；是系统的性质的是系统的性质的总和总和。系统所有性质确定后，系统就处于确定的状态。反之，系系统所有性质确定后，系统就处于确定的状态。反之，系统的状态确定后，系统的所有性质均有各自确定的值。统的状态确定后，系统的所有性质均有各自确定的值。理想气体理想气体T，p，V，n2024/7/14上一内容下一内容回主目录体系的一些性质，其数值仅取决于体系体系的一些性质，其数值仅取决于体系所处的状态，而所处的状态，而与体系的历史无关与体系的历史无关；它的变；它的变化值仅取决于体系的始态和终态，而化值仅取决于体系的始态和终态，而与变化与变化的途径无关的途径无关。具有这种特性的物理量称为。具有这种特性的物理量称为状状态函数态函数(statefunction)。状态与状态函数2024/7/14上一内容下一内容回主目录状态函数的特性：状态函数的特性：异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。状态函数的性质：状态函数的性质：(1)状态函数的值取决于状态状态函数的值取决于状态，状态改变则状态函数必定改，状态改变则状态函数必定改变（但不一定每个状态函数都改变）；任何一个状态函数改变（但不一定每个状态函数都改变）；任何一个状态函数改变，系统的状态就会改变。变，系统的状态就会改变。状态与状态函数2024/7/14上一内容下一内容回主目录(2)状态函数在数学上具有状态函数在数学上具有全微分全微分的性质。的性质。全微分的两个性质：全微分的两个性质：(a)全微分的积分与积分途径无关全微分的积分与积分途径无关 环路积分为零环路积分为零(b)全微分为偏微分之和。全微分为偏微分之和。(3)热力学状态函数是系统热力学状态的热力学状态函数是系统热力学状态的单值单值单值单值函数函数状态与状态函数2024/7/14上一内容下一内容回主目录状态函数的分类：状态函数的分类：(1)广度性质广度性质广度性质广度性质（extensiveproperties）又称为容量性质，它的又称为容量性质，它的数值与体系的物质的量成正比数值与体系的物质的量成正比数值与体系的物质的量成正比数值与体系的物质的量成正比，如体积、质量、熵等。这种性质有如体积、质量、熵等。这种性质有加和性加和性加和性加和性。(2)强度性质强度性质强度性质强度性质（intensiveproperties）它的数值取决于体系自身的特点，与它的数值取决于体系自身的特点，与体系的数量无关，体系的数量无关，体系的数量无关，体系的数量无关，不具有加和性不具有加和性不具有加和性不具有加和性，如温度、压力等。，如温度、压力等。状态与状态函数2024/7/14上一内容下一内容回主目录V1,T1V2,T2V=V1+V2T T 1+T 2V：广度量：广度量T：强度量：强度量状态与状态函数2024/7/14上一内容下一内容回主目录平衡态平衡态平衡态平衡态：在一定条件下，系统中各个相的热力学性：在一定条件下，系统中各个相的热力学性质不随时间变化，质不随时间变化，且将系统与环境隔离后，系统的且将系统与环境隔离后，系统的且将系统与环境隔离后，系统的且将系统与环境隔离后，系统的性质仍不改变的状态性质仍不改变的状态性质仍不改变的状态性质仍不改变的状态，则体系就处于热力学平衡态。，则体系就处于热力学平衡态。平衡态平衡态平衡态平衡态热平衡热平衡力平衡力平衡相平衡相平衡化学平衡化学平衡单一温度单一温度单一压力单一压力无任何相变无任何相变化学反应停止化学反应停止状态与状态函数2024/7/14上一内容下一内容回主目录热平衡热平衡力平衡力平衡相平衡相平衡化学平衡化学平衡热力学热力学平衡态平衡态确定数值和确定数值和物理意义的物理意义的强度性质强度性质强度性质强度性质的的状态函数状态函数补充说明：若系统内有绝热壁和刚性壁隔开时，只要补充说明：若系统内有绝热壁和刚性壁隔开时，只要壁的两侧各自处于平衡态壁的两侧各自处于平衡态壁的两侧各自处于平衡态壁的两侧各自处于平衡态，则系统也处于平衡态，则系统也处于平衡态状态与状态函数2024/7/14上一内容下一内容回主目录3.过程与途径系统从一个状态变到另一个状态，称为系统从一个状态变到另一个状态，称为过程过程。前一个状态称为前一个状态称为始态始态，后一个状态称为，后一个状态称为末态末态实现这一过程的具体步骤称为实现这一过程的具体步骤称为途径途径过程是抽象的，过程是抽象的，过程是抽象的，过程是抽象的，途径是具体的；途径是具体的；途径是具体的；途径是具体的；同一个过程可有同一个过程可有同一个过程可有同一个过程可有不同的途不同的途不同的途不同的途径径径径。2024/7/14上一内容下一内容回主目录系统变化过程的分类系统变化过程的分类(1)单纯单纯pVT 变化变化(2)相变化相变化(3)化学变化化学变化具体的常见过程：具体的常见过程：1)恒温过程恒温过程(TT环环C)4)绝热过程绝热过程(Q=0)2)恒压过程（恒压过程（P=P外压外压C）3)恒容过程恒容过程(V=定值定值)5)循环过程循环过程(X=0)可逆过程可逆过程可逆过程可逆过程2024/7/14上一内容下一内容回主目录开心一练1当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生变化时，所有的状定的数值。当系统的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。态函数的数值也随之发生变化。2在在101.325kPa、100下有下有lmol的水和水蒸气的水和水蒸气共存的系统，该系统的状态完全确定。共存的系统，该系统的状态完全确定。2024/7/14上一内容下一内容回主目录4.功和热功功和和热热是系统状态发生变化过程中，系统与环境是系统状态发生变化过程中，系统与环境交换能量的两种形式交换能量的两种形式。SI单位为焦耳单位为焦耳(J)1.热热(heat)a)定义：定义：体系与环境之间体系与环境之间因温差而传递的能量因温差而传递的能量称为热，用称为热，用符号符号Q表示。单位：表示。单位：KJ或或J。b)Q的取号：的取号：体系吸热，体系吸热，Q0；体系放热，体系放热，Q0，为正值；，为正值；体系对环境作功，体系对环境作功，W0，Q0，U0（B）W=0，Q0，U0（C）W0，U0（D）W=0，Q=0，U=02024/7/14上一内容下一内容回主目录3用电阻丝加热烧杯中的水，若以水中的电阻丝为系统，则用电阻丝加热烧杯中的水，若以水中的电阻丝为系统，则下面的关系中正确的是：下面的关系中正确的是：（A）W0，Q0（B）W=0，Q0，U0（C）W=0，Q0，U0（D）W0，U0开心一练开心一练4.若某化学反应若某化学反应A(s)+M2N(aq)=AN(aq)+M2(g)在等温等压下于在等温等压下于电池中进行，做电功电池中进行，做电功150kJ，体积功，体积功2.5kJ，放热，放热120kJ，则系，则系统的热力学能变化统的热力学能变化U为：为：_-272.5kJ-272.5kJ2024/7/14上一内容下一内容回主目录2.3 恒容热、恒压热及焓1.1.恒容热恒容热恒容热恒容热dU=Q+W=Q-pambdV+W dV0时时,W=0 W 0dU=QV (dV=0，W=0)积分为：积分为：U=QV (V=0，W=0)适用条件：适用条件：恒容恒容恒容恒容且且不做非体积功不做非体积功不做非体积功不做非体积功的过程的过程系统进行系统进行恒容恒容恒容恒容且且无非体积功无非体积功无非体积功无非体积功的过程中与环境交换的热的过程中与环境交换的热2024/7/14上一内容下一内容回主目录2.2.恒压热及焓恒压热及焓恒压热及焓恒压热及焓恒压热及焓恒压热及焓系统进行系统进行恒压恒压恒压恒压且且无非体积功无非体积功无非体积功无非体积功的过程中与环境交换的热的过程中与环境交换的热dU=Q+W=Q-pambdV+W 当当 W 0，p=pamb=C Qp=dUpambdVdUd(pV)=d(UpV)Qp=(UpV)积分为：积分为：2024/7/14上一内容下一内容回主目录HHU U pVpV定义：定义：H称为称为焓焓dH=Qp(dp=0，W=0)H=Qp (dp=0，W=0)则：则：或：或：适用条件：适用条件：恒压或等压恒压或等压恒压或等压恒压或等压且且不做非体积功不做非体积功不做非体积功不做非体积功的过程的过程恒压热及焓恒压热及焓2024/7/14上一内容下一内容回主目录HHU U pVpV焓焓焓焓为什么要为什么要为什么要为什么要定义焓？定义焓？定义焓？定义焓？为了为了使用方便使用方便使用方便使用方便，因为在等压、不作非体积功的条件，因为在等压、不作非体积功的条件下，下，H=Qp。容易测定，从而可求其它热力学函容易测定，从而可求其它热力学函数的变化值。数的变化值。焓是状态函数焓是状态函数 定义式中焓由定义式中焓由U,p,V状态函数组成。状态函数组成。2024/7/14上一内容下一内容回主目录焓不是能量焓不是能量焓不是能量焓不是能量虽然具有能量的单位，但虽然具有能量的单位，但不遵守不遵守不遵守不遵守能量能量守恒定律。守恒定律。已知理想气体，已知理想气体，U=f(T)，是否，是否H=f(T)?理想气体理想气体2024/7/14上一内容下一内容回主目录3.QV=U，Qp=H两式的意义两式的意义1.将与途径有关的将与途径有关的Q转变为状态函数转变为状态函数U、H2.将不可测的量转化为可测的量将不可测的量转化为可测的量.CO(g)+1/2O2(g)T，pC(s)+O2(g)T，pCO2(g)T，p反应反应a反应反应c反应反应bQp,a=HaQp,c=HcQp,b=Hb注意注意注意注意：并：并不能不能不能不能说恒容热和恒压热就是状态函数说恒容热和恒压热就是状态函数2024/7/14上一内容下一内容回主目录Hc=Ha+HbQp,c=Qp,a+Qp,bABBBCACreactantsAproductsC盖斯定律盖斯定律盖斯定律盖斯定律“定压定压定压定压或或定容定容定容定容条件下的任意化学条件下的任意化学反应，在不做其它功时，不论是反应，在不做其它功时，不论是一步完成的还是几步完成的，其一步完成的还是几步完成的，其反应热反应热反应热反应热的总值相等的总值相等的总值相等的总值相等。”2024/7/14上一内容下一内容回主目录2.4摩尔热容摩尔热容热容热容热容热容温度温度T时，物质在不发生相变化，化学变化，时，物质在不发生相变化，化学变化，非体积功为零时，温度升高非体积功为零时，温度升高dT所需要的热量所需要的热量Q吸收微量热量吸收微量热量平均热容平均热容热容：广度量热容：广度量,单位：单位：JK-12024/7/14上一内容下一内容回主目录1.摩尔定容热容摩尔定容热容摩尔定容热容摩尔定容热容摩尔定容热容摩尔定容热容：温度：温度T时，时，物质的量为物质的量为物质的量为物质的量为n n的物质，在的物质，在不发生相变化，化学变化，不发生相变化，化学变化，恒容恒容恒容恒容且非体积功为零时，且非体积功为零时，温度升高温度升高dT所需要的热量所需要的热量QV，则，则摩尔定容热容：强度量摩尔定容热容：强度量,单位：单位：Jmol-1K-12024/7/14上一内容下一内容回主目录应用应用单纯单纯PVT变化过程变化过程 U U的计算的计算T1,V1T2,V2UVUTUT2,V1ab恒容恒容恒容恒容非恒容非恒容非恒容非恒容U=VU+TUTU=0Q QV V U U2024/7/14上一内容下一内容回主目录2.摩尔定压热容摩尔定压热容摩尔定压热容摩尔定压热容摩尔定压热容摩尔定压热容：温度：温度T时，时，物质的量为物质的量为物质的量为物质的量为n n的物质，在的物质，在不发生相变化，化学变化，不发生相变化，化学变化，恒压恒压恒压恒压且非体积功为零时，且非体积功为零时，温度升高温度升高dT所需要的热量所需要的热量Qp，则，则摩尔定压热容：强度量摩尔定压热容：强度量,单位：单位：Jmol-1K-12024/7/14上一内容下一内容回主目录应用应用单纯单纯PVT变化过程变化过程 HH的计算的计算T1,p1T2,p2HpHTHT2,p1ab等压等压等压等压非等压非等压非等压非等压Q Q HH2024/7/14上一内容下一内容回主目录凝聚态物质凝聚态物质凝聚态物质凝聚态物质UH (凝聚态物质凝聚态物质)非恒容，千万不可！非恒容，千万不可！非恒容，千万不可！非恒容，千万不可！2024/7/14上一内容下一内容回主目录3.Cp,m与与CV,m的关系的关系理想气体：理想气体：Cp,mCV,m=R单原子理想气体：单原子理想气体：CV,m=3/2R，Cp,m=5/2R双原子理想气体：双原子理想气体：CV,m=5/2R，Cp,m=7/2R混合理想气体：混合理想气体：凝聚态：凝聚态：Cp,mCV,m2024/7/14上一内容下一内容回主目录4.Cp,m（CV,m）随）随T的变化的变化表达表达Cp,m随随T的变化的方式的变化的方式(1)数据列表数据列表(2)Cp,m-T曲线曲线(3)函数关系式函数关系式平均摩尔热容平均摩尔热容2024/7/14上一内容下一内容回主目录开心一练开心一练4molAr(g)+2molCu(s)0.1m3，04molAr(g)+2molCu(s)0.1m3，1001.设定压摩尔热容已知，求设定压摩尔热容已知，求Q、W、U、H解：解：W=0,QV=UU=U(Ar,g)+U(Cu,s)=n(Ar,g)CV,m(Ar,g)T+n(Cu,s)CV,m,(Cu,s)T=n(Ar,g)(Cp,m(Ar,g)R)T+n(Cu,s)Cp,m(Cu,s)TH=U U+(pVpV)=U+n(Ar,g)RT2024/7/14上一内容下一内容回主目录A(单原子理想气体）单原子理想气体）3mol，0，50kPaB(双原子理想气体）双原子理想气体）7mol，100，150kPa开心一练开心一练2 2.求混合后的温度求混合后的温度T2,p2,W,Q,U,H?解：因解：因Q=0,V=0,W=0故故W=0,U=0A+B(混合理想气体）混合理想气体）10mol，T2，p22024/7/14上一内容下一内容回主目录n(A)CV,m(A)T2T1(A)+n(B)CV,m(B)T2T1(B)=0U=U(A)+U(B)=0开心一练开心一练2024/7/14上一内容下一内容回主目录V2=V1(A)+V1(B)=218.06 dm3开心一练开心一练2024/7/14上一内容下一内容回主目录开心一练开心一练H=H(A)+H(B)=n(A)Cp,m(A)T2 T1(A)+n(B)Cp,m(B)T2 T1(B)=795J或或H=U+(pV)=p2V2 p1V1=p2V2 p1(A)V1(A)+p1(B)V1(B)=p2V2 n(A)RT1(A)+n(B)RT1(B)=795J2024/7/14上一内容下一内容回主目录开心一练开心一练3.2mol理想气体，理想气体，Cp,m=7/2R。由始态由始态100kPa,50dm3,先恒容加热使压力升高至先恒容加热使压力升高至200kPa，再恒压冷却使体积再恒压冷却使体积缩小至缩小至25dm3。求整个过程的求整个过程的W，Q，U和和 H。解：解：p1=100kPaV1=50dm3T1p2=200kPaV2=50dm3T2p3=200kPaV3=25dm3T3恒容恒压2024/7/14上一内容下一内容回主目录由于由于T1=T3，所以所以 U=0，H=0而恒容而恒容W1=0W=W1+W2=W2=5000JQ=UWW5000J开心一练开心一练2024/7/14上一内容下一内容回主目录2.5相变焓相变焓 水蒸气水蒸气液态水液态水冰冰相相相相：系统内：系统内性质完全相同性质完全相同性质完全相同性质完全相同的的均匀均匀均匀均匀部分部分相变相变相变相变：系统中同一种物质：系统中同一种物质在不同相之间的转变在不同相之间的转变固、液、气、晶型固、液、气、晶型固、液、气、晶型固、液、气、晶型2024/7/14上一内容下一内容回主目录1.摩尔相变焓摩尔相变焓B()B()(恒温恒压）恒温恒压）H()H()摩尔相变焓摩尔相变焓摩尔相变焓摩尔相变焓：单位物质的量的物质在恒定温度：单位物质的量的物质在恒定温度T及及该温度平衡压力下发生相变时对应的焓变该温度平衡压力下发生相变时对应的焓变2024/7/14上一内容下一内容回主目录关于摩尔相变焓的三点说明：关于摩尔相变焓的三点说明：摩尔熔化焓：摩尔熔化焓：fusHm摩尔蒸发焓：摩尔蒸发焓：vapHm摩尔升华焓：摩尔升华焓：subHm摩尔转变焓：摩尔转变焓：trsHm1)恒压且无非体积功时，恒压且无非体积功时，2)T定，摩尔相变焓定定，摩尔相变焓定3)2024/7/14上一内容下一内容回主目录相变过程前后相变过程前后W，Q，U，H的计算的计算对于始末态都是凝聚相的恒温相变过程，不管过程是否恒压，对于始末态都是凝聚相的恒温相变过程，不管过程是否恒压，都有都有 V=V2 V10W0,Q U,U H对于始态为凝聚相，末态为气相的恒温恒压相变过程，有：对于始态为凝聚相，末态为气相的恒温恒压相变过程，有：V=V2 V1V2=VgW p V pVg=nRTQp=H U=Q+W=H nRT2024/7/14上一内容下一内容回主目录例：例：已知已知100kPa下冰的熔点为下冰的熔点为0,此时冰的比熔此时冰的比熔化焓化焓fush=333.3Jg-1。水和冰的平均比定压热容水和冰的平均比定压热容cp为为4.184Jg-1K-1及及2.000Jg-1K-1。今在绝热容器内今在绝热容器内向向1kg50的水中投入的水中投入0.8kg温度为温度为20的冰。的冰。求：求：（1）末态的温度；）末态的温度；（2）末态冰和水的质量。）末态冰和水的质量。开心一练开心一练2024/7/14上一内容下一内容回主目录H2O(l)1kg0H2O(l)1kg50(1)H2O(s)0.8kg0(2)(3)解：解：H2O(s)0.8kg20H2O(l)0.8kg02024/7/14上一内容下一内容回主目录过程过程1Q1=H1=U1=m1cp,1T1=10004.18450J=209.2kJ过程过程2Q2=H2=U2=m2cp,2T2=8002.00020J=32kJ过程过程3Q3=H3=U3=m2fush=800333.3J=266.64kJ2024/7/14上一内容下一内容回主目录由于由于Q1Q2，所以系统的末态温度应不所以系统的末态温度应不低于低于0。过程（。过程（2）可以进行完全。）可以进行完全。而而Q10热源放热热源放热Q加热加热冷却：系统放热冷却：系统放热Q冷却冷却0，Q0，U0（B）W=0，Q0，U0（C）W0，U0（D）W=0，Q=0，U=04用电阻丝加热烧杯中的水，若以水中的电阻丝为系统，则用电阻丝加热烧杯中的水，若以水中的电阻丝为系统，则下面的关系中正确的是：下面的关系中正确的是：（A）W0，Q0（B）W=0，Q0，U0（C）W=0，Q0，U0（D）W0，U02024/7/14上一内容下一内容回主目录5下述说法中，哪一种不正确：下述说法中，哪一种不正确：(A)焓是系统能与环境进行交换的能量焓是系统能与环境进行交换的能量；(B)焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量；(C)焓是系统的状态函数焓是系统的状态函数；(D)焓只有在某些特定条件下，才与系统吸热相等焓只有在某些特定条件下，才与系统吸热相等。6.2mol理想气体，在温度理想气体，在温度T时，由压力时，由压力2p一次膨胀到一次膨胀到p，系统，系统所做的功为：所做的功为：A.W=-4RTB.W=-2RTC.W=-1/2（RT）D.W=-RT2024/7/14上一内容下一内容回主目录8.nmol理想气体，经绝热过程由理想气体，经绝热过程由P1，V1，T1变为变为P2，V2，T2，若若P2=4P1，V2=0.5V1，则，则A.T1/T2=2B.T1/T2=0.25C.T1/T2=0.5D.T1/T2=47.4mol理想气体理想气体N2(g)，由温度，由温度T绝热压缩至温度绝热压缩至温度1.5T，则环境，则环境所做的功为：所做的功为：A.W=4RTB.W=3RTC.W=5RTD.W=10RT2024/7/14上一内容下一内容回主目录10.2mol双原子分子理想气体双原子分子理想气体，在温度，在温度T下反抗压力下反抗压力p由体积由体积V1膨胀至膨胀至2V1,下面的关系中正确的是：下面的关系中正确的是：(A)H0(B)U0(C)U=W(D)Q=RT2024/7/14上一内容下一内容回主目录2024/7/14上一内容下一内容回主目录2024/7/14上一内容下一内容回主目录2.11 节流膨胀与焦耳-汤姆逊效应焦耳焦耳-汤姆逊实验汤姆逊实验在一个圆形绝热筒的在一个圆形绝热筒的中部有一个多孔塞和小孔，中部有一个多孔塞和小孔，使气体不能很快通过，并维使气体不能很快通过，并维持塞两边的压差。持塞两边的压差。2024/7/14上一内容下一内容回主目录1.焦耳焦耳-汤姆逊实验汤姆逊实验2024/7/14上一内容下一内容回主目录2.节流膨胀的热力学特征及焦耳节流膨胀的热力学特征及焦耳-汤姆逊系数汤姆逊系数开始，环境将一定量气体压缩时所作功（即以气体开始，环境将一定量气体压缩时所作功（即以气体为系统得到的功）为：为系统得到的功）为：节流过程是在绝热筒中进行的，节流过程是在绝热筒中进行的，Q=0，所以：所以：气体通过小孔膨胀，对环境作功为：气体通过小孔膨胀，对环境作功为：2024/7/14上一内容下一内容回主目录在压缩和膨胀时系统净功的变化应该是两个功的代在压缩和膨胀时系统净功的变化应该是两个功的代数和。数和。即即节流膨胀过程是个等焓过程。节流膨胀过程是个等焓过程。节流膨胀过程是个等焓过程。节流膨胀过程是个等焓过程。HH=0=0移项移项2024/7/14上一内容下一内容回主目录 0 经节流膨胀后，气体温度降低。经节流膨胀后，气体温度降低。称为焦称为焦-汤系数（汤系数（Joule-Thomsoncoefficient),它表示经节流它表示经节流过程后，气体温度随压力的变化率。过程后，气体温度随压力的变化率。是系统的强度性质。因为节流过程的是系统的强度性质。因为节流过程的0 经节流膨胀后，气体温度升高。经节流膨胀后，气体温度升高。=0 经节流膨胀后，气体温度不变。经节流膨胀后，气体温度不变。所以当：所以当：2024/7/14上一内容下一内容回主目录节流膨胀过程：在绝热条件下，气体始末态压力分节流膨胀过程：在绝热条件下，气体始末态压力分别保持恒定的膨胀过程。别保持恒定的膨胀过程。节流膨胀过程是节流膨胀过程是等焓过程等焓过程等焓过程等焓过程焦耳焦耳汤姆森实验通过节流膨胀过程证明了真实气汤姆森实验通过节流膨胀过程证明了真实气体的焓不但与温度有关，而且还同压力有关。体的焓不但与温度有关，而且还同压力有关。2024/7/14