Chap1热一.ppt

热
容
绝
热
过
程
节
流
膨
胀
反
应
热
反
应
热
计
算
反
应
热
与
温
度
习
题
课
热
力
学
概
论
基
本
概
念
能
量
守
恒
体
积
功
热
与
焓
内
能
与
焓
第一章热力学 第一定律
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§ 热力学概论
1、热力学第一定律——变化过程中的能量转换的定量关系。
2、热力学第二定律——变化过程的方向和限度。
3、热力学第三定律——规定熵,解决化学平衡的计算问题。
一、热力学的内容
在设计新的反应路线或试制新的化学产品时,变化的方向和限度问题,显然是十分重要的。只有确知存在反应的可能性的前提下,再去考虑反应的速率问题,否则将徒劳无功:
如在上世纪末进行了从石墨制造金刚石的尝试,所有的实验都以失败告终。以后通过热力学计算知道,只有当压力超过15000倍时,石墨才有可能转变成金刚石。现在已经成功地实现了这个转变过程
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热力学的方法特点:
1、研究对象为大量质点的宏观体系(唯象理论)
即只研究物质的宏观性质,不考虑微观性质和个别分子的行为。
2、只须知道系统的始、终态,即不管过程进行的机理,也无须知道其结构变化。
3、在热力学研究中无时间概念,即不管(反应)变化速率。
例:根据热力学计算,金刚石可自发地变成石墨,但这个过程需用多少时间?发生变化的根本原因和机理?热力学中无法知道。
二、热力学的方法:逻辑推理法
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§ 基本概念
一、系统和环境
二、状态和状态函数
三、相
四、过程与途径
五、热力学平衡系统
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System
敞开系统
open
密闭系统
closed
孤立(隔离)系统isolated
物质交换
可以
不可能
不可能
能量交换
可以
可以
不可能
实例
水为系统
水+水蒸气
所有物质
系统的分类:
一、系统和环境 System and Surroundings
系统:研究对象
环境:系统以外的,与系统有关的部分
系统与环境有实际的或想象的界面分开
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系统和环境例:
绝热壁
水
水蒸气
敞开系统
密闭系统
孤立系统
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二、状态和状态函数State and State function
状态:系统的物理,化学性质的综合表现;
状态性质:系统处于某一状态时的性质,是系统本身所属的宏观物理量。
如:T,p, ,V,m, U,H,S…
状态性质之间互相联系的,不是独立的,在数学上有函数关系,所以又称状态函数。
如:单相纯物质密闭系统V=f (T, p) 或 p=f (T,V)
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1. 状态函数的分类
容量性质:extensive properties
其数值与系统中物质的量成正比,且有加和性
如:Vi∝ni V(总)=V1+V2+…
强度性质:intensive properties
其数值与系统中物质的量无关,且不具有加和性
如:T,p,
注意:≠p1+ p2 与分压定律的区别
。
如: =m /V, Vm=V /n
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2. 状态函数的特点
①状态函数的改变量只与始、终态有关,与变化途径无关;
移项整理
②状态函数的微小变化是全微分。
如: p=f(T,V)
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系统中物理性质和化学性质完全均匀的部分称为相。可分为均相和复相。
三、相
上述系统中有两相,水和冰。
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