第一章—热力学第一定律课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1.2,热力学第一定律,热力学能,或内能,热,功,：,体系内部所有各种运动的能量的总和。,包括体系内分子运动的平动能、转动能、,振动能等。,：功。,体系得功为正，否则为负,：热。,体系吸收热量为正，否则为负,（微分形式）,1.2 热力学第一定律热力学能热功：体系内部所有各,1,热力学第一定律是能量守恒定律的体现。,体系,火,热力学第一定律是能量守恒定律的体现。体系火,2,功的计算,体积功,功：体积功、非体积功（如电功、界面功等）,功的计算体积功功：体积功、非体积功（如电功、界面功等）,3,有关功的概念，请注意：,有限量体积功：,微量体积功：,（2）计算体积功时必须使用外压。,（1）,非特殊指明，可用,W,或,W,表示。,有关功的概念，请注意：有限量体积功：微量体积功：（2）计,4,功的计算举例：,（1）（向真空）自由膨胀（Free expansion）,（2）理想气体等温等外压膨胀,p,V,功的计算举例：（1）（向真空）自由膨胀（Free expa,5,(3)定量理想气体多次等温等外压膨胀,V,功的计算举例：,p,V,p,V,p,(3)定量理想气体多次等温等外压膨胀V功的计算举例：pV,6,同为能量传递；,同是过程变量，不是体系的状态函数。,例题：p50,8,9,热与功,同为能量传递；例题：p50,8,9热与功,7,1.3 焓（enthalpy）或热焓（heat content）,焓是体系的状态函数。,焓在许多实际过程，特别是恒压过程和敞开体系稳流过程中表现出有用的性质。,焓的定义,1.3 焓（enthalpy）或热焓（heat conte,8,1.3 焓（enthalpy）或热焓（heat content）,焓和热力学能一样，均是体系的状态函数。,例如：p50,7,途径1,途径2,A,B,1.3 焓（enthalpy）或热焓（heat conte,9,1.3 焓（enthalpy）或热焓（heat content）,恒压过程,不做非体积功时，封闭体系恒压过程吸收或放出的热，即恒压热，等于体系焓的变化,注意：与等外压不同,1.3 焓（enthalpy）或热焓（heat conte,10,1.3 焓（enthalpy）或热焓（heat content）,思考：恒容过程吸收或放出的热如何？,不做非体积功时，封闭体系恒容过程吸收或放出的热，即恒容热，等于体系热力学能的变化。,1.3 焓（enthalpy）或热焓（heat conte,11,1.3 焓（enthalpy）或热焓（heat content）,思考：不管化学过程是一步完成或分数步完成，过程总的热是相同的。该话是否正确？,盖斯定律：热力学第一定律应用于恒容、恒压和不作非体积功时的推论。,1.3 焓（enthalpy）或热焓（heat conte,12,1.定义,1.4 热容（heat capacity）,平均热容,真热容,摩尔热容,1.定义1.4 热容（heat capacity）平,13,2.等容热容 C,V,（即体积不变时的热容）,由,1.4 热容（heat capacity）,摩尔等容热容,2.等容热容 CV（即体积不变时的热容）由1.4 热容（,14,3.等压热容 C,P,（即压力不变时的热容）,由,1.4 热容（heat capacity）,或,3.等压热容 CP（即压力不变时的热容）由1.4 热容（,15,4.标准摩尔等压热容,1.4 热容（heat capacity）,最常用的热容；是物质的特性，并随聚集状态和温度而变。,T,（s）,（l）,（g）,4.标准摩尔等压热容1.4 热容（heat capaci,16,经验公式,或,4.标准摩尔等压热容,1.4 热容（heat capacity）,使用时，注意适用的范围。,经验公式或4.标准摩尔等压热容1.4 热容（heat c,17,讨论：估计理想气体的,C,P,、,C,V,1.4 热容（heat capacity）,（推导见第二章）,讨论：估计理想气体的CP、CV1.4 热容（heat c,18,1.4 热容（heat capacity）,4.标准摩尔等压热容,热力学标准状态,规定：,气体,压力为 下处于理想气体状态的气态纯物质；,液体和固体,压力为 下液态和固态纯物质；,溶液中的溶质,压力为 下无限稀释溶液中的溶质；,1.4 热容（heat capacity）4.标准摩尔等,19,1.5,热力学第一定律对理想气体的应用,盖,吕萨克 焦尔实验,结果：,1.5 热力学第一定律对理想气体的应用盖吕萨克 焦,20,分析:,气体自由膨胀时,又,1.5,热力学第一定律对理想气体的应用,盖,吕萨克 焦尔实验,分析:气体自由膨胀时又1.5 热力学第一定律对理想气体的,21,假设,则,上述气体的自由膨胀过程中，有,所以,同理,讨论,若,假设则上述气体的自由膨胀过程中，有所以同理讨论若,22,对于一定量理想气体，,1.5,热力学第一定律对理想气体的应用,问题：对于实际气体焦耳实验如何呢？,焓如何呢？,对于一定量理想气体，1.5 热力学第一定律对理想气体的应,23,1.6,标准相变焓,相变过程：物质从一个相转移到另一相。,如非特别指明，相变过程一般发生在,恒温条件,下。,相变过程伴随吸收或放出热量相变焓（热）。,标准相变焓（热）：,相变前后物质温度相同且均处于标准状态时的焓差。,标准摩尔蒸发焓,标准摩尔熔化焓,标准摩尔升华焓,1.6 标准相变焓相变过程：物质从一个相转移到另一相。如非特,24,1.6,标准相变焓,思考：温度对相变焓的影响如何？,1.6 标准相变焓思考：温度对相变焓的影响如何？,25,1.6,标准相变焓,思考：压力对相变焓的影响如何？,一般情况下，压力对凝聚态的相变影响较小；,某温度下，,?,当涉及气相时，压力对物质的焓影响显著。,1.6 标准相变焓思考：压力对相变焓的影响如何？一般情况下，,26,1.6,标准相变焓,例题：,求：两个过程的功、热、热力学变、焓变。,1.6 标准相变焓例题：求：两个过程的功、热、热力学变、焓变,27,1.7,标准生成焓和标准燃烧焓,生成焓：由最稳定单质生成某物质时的焓变。,燃烧焓：某物质在氧气中完全燃烧后的焓变。,反应进度：,与反应焓变有关。,任一化学反应,1.7 标准生成焓和标准燃烧焓生成焓：由最稳定单质生成某物质,28,反应进度,规定,：,对反应物,v,B,取,负,值。对产物,v,B,取,正,值。,注意,:,反应进度的大小依赖于方程式的书写方式。,反应进度表示反应进行的程度。,1.7,标准生成焓和标准燃烧焓,任一化学反应,反应进度 规定：对反应物 vB 取负值。对产物 vB 取正,29,1.摩尔反应焓,即单位反应进度的反应焓变。,1.7,标准生成焓和标准燃烧焓,使用摩尔反应焓时，应注明反应方程式。,1.摩尔反应焓即单位反应进度的反应焓变。1.7 标准生成焓和,30,2.标准摩尔反应焓,1.7,标准生成焓和标准燃烧焓,例如,2.标准摩尔反应焓1.7 标准生成焓和标准燃烧焓例如,31,3.标准摩尔生成焓,1.7,标准生成焓和标准燃烧焓,例如,规定：,稳定,单质,的标准摩尔生成,焓为,零。,标准摩尔生成,焓与物质的聚集状态有关。,3.标准摩尔生成焓1.7 标准生成焓和标准燃烧焓例如规定：稳,32,反应物和产物的标准摩尔生成,焓,反应的焓变,单质,反应的标准焓变=产物的标准生成,焓,-,反应物的标准生成,焓,1.7,标准生成焓和标准燃烧焓,标准摩尔生成焓的重要应用：,反应物和产物的标准摩尔生成焓反应的焓变单质反应的标准焓变=产,33,（1）,（2）,例子,求,解,（1）（2）例子求解,34,4.标准摩尔燃烧焓,单位物质的量的物质在标准压力,p,下完全燃烧所放出的热量。,1.7,标准生成焓和标准燃烧焓,完全燃烧产物的燃烧焓等于零,。,4.标准摩尔燃烧焓单位物质的量的物质在标准压力p下完全燃,35,标准反应焓变=,反应物的标准,燃烧焓,-,产物的标准,燃烧焓,标准摩尔燃烧焓的重要应用,1.7,标准生成焓和标准燃烧焓,标准反应焓变=标准摩尔燃烧焓的重要应用1.7 标准生成焓和标,36,1.实验测定,1.8,热性质数据的来源,量热学,等容热效应（Q,V,）：,在体积不变的情况下发生的,热效应。,等压热效应（Q,P,）：,在压力不变的情况下发生的,热效应。,1.实验测定1.8 热性质数据的来源量热学等容热效应（QV）,37,反应物,产物,（等压）,产物,（等容）,Q,P,和 Q,V,在,等温,下的关系,1.8,热性质数据的来源,（等温）,反应物产物（等压）产物（等容）QP 和 QV 在等温下的关系,38,其中,忽略凝聚物的,(,pV,)，并假定气体为理想气体，则,Q,P,和 Q,V,在,等温,下的关系,1.8,热性质数据的来源,其中忽略凝聚物的(pV)，并假定气体为理想气体，则QP 和,39,同样，对于理想气体,对于其他物质，,H,III,与,r,H,II,相比，一般都很小，可以忽略不计，因此,或,Q,P,和 Q,V,在,等温,下的关系,1.8,热性质数据的来源,同样，对于理想气体对于其他物质，HIII 与 rHII,40,