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物理化學電子教案—第一章 第一章 熱力學第一定律及其應用 第一章 熱力學第一定律及其應用 1.1 熱力學概論 熱力學的研究對象 熱力學的方法和局限性 體系與環(huán)境 體系分類 體系分類 體系分類 體系分類 體系的性質(zhì) 熱力學平衡態(tài) 熱力學平衡態(tài) 狀態(tài)函數(shù) 狀態(tài)方程 熱和功 1．2 熱力學第一定律 熱功當量 能量守恒定律 熱力學能 第一定律的文字表述 第一定律的文字表述 第一定律的數(shù)學表達式 1．3 準靜態(tài)過程與可逆過程 功與過程 功與過程 功與過程 功與過程 功與過程 功與過程 功與過程 功與過程 功與過程 功與過程 功與過程 功與過程 功與過程 準靜態(tài)過程（guasistatic process） 可逆過程（reversible process） 可逆過程（reversible process） 常見的變化過程 常見的變化過程 1.4 焓 （enthalpy） 1.5 熱容 （heat capacity） 1.5 熱容 （heat capacity） 1.5 熱容 （heat capacity） 1.5 熱容 （heat capacity） 1．6 熱力學第一定律對理想氣體的應用 Gay-Lussac-Joule實驗 Gay-Lussac-Joule實驗 理想氣體的熱力學能和焓 理想氣體的Cp與Cv之差 一般封閉體系Cp與Cv之差 一般封閉體系Cp與Cv之差 一般封閉體系Cp與Cv之差 一般封閉體系Cp與Cv之差 絕熱過程（addiabatic process) 絕熱過程（addiabatic process) 絕熱過程（addiabatic process) 絕熱過程（addiabatic process) 絕熱過程（addiabatic process) 絕熱過程（addiabatic process) 絕熱過程（addiabatic process) 絕熱過程（addiabatic process) 絕熱過程（addiabatic process) 1.7 實際氣體 節(jié)流過程（throttling proces) 節(jié)流過程（throttling proces) 節(jié)流過程的U和H 節(jié)流過程的U和H 焦––湯系數(shù)定義： 轉(zhuǎn)化溫度（inversion temperature) 等焓線（isenthalpic curve) 等焓線（isenthalpic curve) 等焓線（isenthalpic curve) 轉(zhuǎn)化曲線（inversion curve) 轉(zhuǎn)化曲線（inversion curve) 轉(zhuǎn)化曲線（inversion curve) 轉(zhuǎn)化曲線（inversion curve) 決定 值的因素 決定 值的因素 決定 值的因素 實際氣體的pV-p等溫線 實際氣體的pV-p等溫線 實際氣體的 van der Waals 方程 van der Waals 方程 1.8 熱化學 反應進度（extent of reaction ） 反應進度（extent of reaction ） 等壓、等容熱效應 等壓、等容熱效應 等壓、等容熱效應 等壓、等容熱效應 熱化學方程式 熱化學方程式 熱化學方程式 壓力的標準態(tài) 壓力的標準態(tài) 1.9 赫斯定律（Hess’s law） 赫斯定律 1.10 幾種熱效應 化合物的生成焓 化合物的生成焓 化合物的生成焓 自鍵焓估算生成焓 自鍵焓估算生成焓 自鍵焓估算生成焓 離子生成焓 離子生成焓 燃燒焓 燃燒焓 燃燒焓 利用燃燒焓求化學反應的焓變 利用燃燒焓求生成焓 溶解熱 稀釋熱 1.11 基爾霍夫定律 1.12 絕熱反應 1.12 絕熱反應 1.12 絕熱反應 1.13 熱力學第一定律的微觀說明 熱力學能 功 功 熱 熱和功微觀說明示意圖 熱和功微觀說明示意圖 熱和功微觀說明示意圖 熱容 運動自由度 運動自由度 單原子分子的平動能 單原子分子的平動能 能量均分原理 能量均分原理 JAMES PRESCOTT JOULE JOSEPH LOUIS GAY-LUSSAC JOSEPH LOUIS GAY-LUSSAC WILLIAM THOMSON，Lord Kelvin HESS LINUS CARL PAULING LINUS CARL PAULING KIRCHOFF，GUSTER ROBERT 1.2 熱力學第二定律 Clausius 說法是指明熱傳導的不可逆性 Kelvin說法是指明摩擦生熱（即功轉(zhuǎn)變?yōu)闊幔┑牟豢赡嫘�。這兩種說法實際上是等效的。 Kelvin說法也可表示為“第二類永動機是不可能造成的”。 熵與Carnot循環(huán) 1824年法國工程師Carnot證明： 理想熱機中，工作物質(zhì)（理想氣體）在兩個熱源之間，通過一個有兩個恒溫可逆過程和兩個絕熱可逆過程所組成的特殊可逆循環(huán)工作時，熱轉(zhuǎn)化為功的比率最大。 Carnot循環(huán)：第二定律發(fā)展中重要里程碑。 3. CD (P4 V4 T4) 總： 卡諾定理：  所有工作在同溫熱源與同溫冷 源之間的熱機，其效率不可能超過可逆機。卡諾循環(huán)是作功效率最高的熱機 過程方向的判斷 由Carnot定理知Carnot熱機是在兩個熱源間作 功效率最高的熱機，因而對任意不可逆熱機來 說，其效率 比Carnot熱機的效率都要低，即 由Clausius不等式 熵變的計算 1.2-2 非等溫過程k7S紅軟基地

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