物理化學PhysicalChemistry/?kdanxifeng北京化工大學理學院第1頁PhysicalChemistry

IntroductionChapter1ThepropertiesofgasesChapter2ThefirstlawofthermodynamicsChapter3ThesecondlawofthermodynamicsChapter4The

thermodynamicsofmixturesChapter5

ChemicalequilibriumChapter6Phaseequilibrium第2頁

緒論Introduction§0.1什么是物理化學§0.2物理化學內(nèi)容§0.3物理化學研究方法§0.4學習物理化學意義§0.5怎樣學好物理化學§0.6物理量表示及運算

§0.7教材與參考書總目錄第3頁§0.1什么是物理化學物理化學又稱理論化學，是化學類基礎學科也是一門邊緣學科。定義：應用物理學原理和方法研究相關化學現(xiàn)象和化學過程一門科學。它是從物質(zhì)化學現(xiàn)象與物理現(xiàn)象聯(lián)絡入手來研究化學改變基本規(guī)律一門科學。物理化學定義第4頁§0.1什么是物理化學化學反應中常伴有能量吸收或放出，有壓力、溫度、密度、形態(tài)等改變，有光發(fā)射或吸收，有聲響，有電動勢、電流等……放煙火：火藥燃燒化學改變過程中，伴隨有彩色光、聲響等物理現(xiàn)象NaOH+HCl：中和反應，伴隨放熱物理現(xiàn)象電池：電池反應，伴隨電流物理現(xiàn)象化學改變總伴伴隨物理改變第5頁§0.1什么是物理化學物理條件改變也影響著化學改變，如：壓力、溫度、濃度等改變影響。加熱能夠使NaHCO3發(fā)生分解反應。2NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2加壓能夠提升合成氨產(chǎn)率N2+3H2

→2NH3化學改變能夠經(jīng)過改變物理改變進行控制第6頁§0.1什么是物理化學化學現(xiàn)象與物理現(xiàn)象之間存在著親密聯(lián)絡物理化學研究正是這種聯(lián)絡從這種聯(lián)絡中找出化學反應含有普遍性規(guī)律物理化學是研究普遍性規(guī)律科學，而不是研究詳細某個反應。物理化學研究切入點第7頁§0.2物理化學內(nèi)容１化學熱力學２化學動力學３結構化學化學改變能量效應——熱力學第一定律化學改變方向和程度——熱力學第二定律化學反應進行速度化學反應進行詳細步驟化學性質(zhì)與微觀結構之間關系本課程不包括結構化學內(nèi)容第8頁§0.3物理化學研究方法理論與試驗相結合，理論與試驗并重理論上、試驗上均采取與物理學近似方法如試驗常采取：測溫度、壓力、濃度，觀顏色、聲現(xiàn)象，測電流、磁場等……物理化學研究特點第9頁§0.3物理化學研究方法研究物質(zhì)宏觀性質(zhì)，經(jīng)驗研究物質(zhì)微觀與宏觀聯(lián)絡，用統(tǒng)計平均，半經(jīng)驗半理論研究物質(zhì)微觀性質(zhì)，純理論①經(jīng)典熱力學②統(tǒng)計熱力學③量子力學物理化學研究主要理論本課程不包括量子力學內(nèi)容第10頁§0.4學習物理化學意義①直接:

直接應用于實際過程化學反應：怎樣提升產(chǎn)率、怎樣提升速率下雪天馬路上撒鹽，能夠使雪融化②間接:

學會物理化學思維方法

a實踐

歸納總結

理論

實踐

b模型

演繹推理

理論

實踐

c理想化

修正

實際過程對實際應用意義第11頁§0.4學習物理化學意義①對先行課：鞏固加深已學課程印象處理怎樣應用高等數(shù)學、大學物理理論處理怎樣從理論上解釋無機化學、有機化學和分析化學一些結論②對后序課：是化工、輕工、材料、生物、制藥等類專業(yè)專業(yè)課程理論基礎處理化工原理、化工熱力學主要理論基礎對學習其它課程意義第12頁§0.4學習物理化學意義①及格水平：掌握了物理化學課程內(nèi)容、會作物理化學題②中等水平：掌握物理化學原理，并會應用物理化學原理（會應用到其它課程）③優(yōu)良水平：學會物理化學科學思維方法，并能靈活應用什么是學好了物理化學第13頁§0.5怎樣學好物理化學首先要了解《物理化學》課程特點：

1理論性強、有概念相當抽象。2各章節(jié)相互聯(lián)絡親密。3理論與計算并重。4大部分公式都有使用條件和適用范圍?！段锢砘瘜W》課特點第14頁§0.5怎樣學好物理化學

要學《物理化學》課程就要做到：1認真聽講、及時復習，做好習題、思索題。2了解各章節(jié)重點、難點，注意概念之間聯(lián)絡，有問題不能積累到下一章。3注意每個公式應用條件，切忌死記硬背。4要有一定數(shù)學、物理基礎。學好《物理化學》課要求第15頁§0.6物理量表示及運算物理量=數(shù)值×單位如:壓力P=101.325kPa注意事項：1物理量不是純數(shù)，是有量綱。2用物理量表示方程式中，有加、減、比較時，要求量綱、單位相同。如：CP,M={58+75.5x10-3(T/K)-17.9x10-6(T/K)2}J/mol/K物理量=數(shù)值×單位第16頁§0.6物理量表示及運算注意事項：3對數(shù)、指數(shù)中變量應該是純數(shù)而不是物理量ln（X/[X]）、ｅx/[x]，有時侯X/[X]也用X代替但仍是純數(shù)。4作圖、列表應該用純數(shù)，不能用物理量。物理量=數(shù)值×單位第17頁注意事項：5采取國際單位制，可用詞頭。如：J、kJ6“物質(zhì)量”n，不能叫摩爾數(shù)。如：n=4mol稱為物質(zhì)量等于4摩爾物理量=數(shù)值×單位§0.6物理量表示及運算第18頁§0.7教材與參考書教材：《物理化學》上、下冊，天津大學物理化學教研室編，高教出版社，第五版輔助教材：《物理化學例題與習題》北京化工大學編，化學工業(yè)出版社使用教材第19頁§0.7教材與參考書主要參考書：《物理化學》上、下冊，南京大學物付獻彩主編，高教出版社，第四版《物理化學》上、中、下冊，華東理工大學胡英主編，高教出版社《物理化學簡明教程》上，印永嘉，人民教育出版社《PhysicalChemistry》SixthEditionRobertA.Alberty《PhysicalChemistry》P.W.Atkins參考書第20頁物理化學緒論就講到這里下節(jié)課再見！第21頁第一章氣體

Thepropertiesofgases§1-!本章基本要求§1-1理想氣體狀態(tài)方程及微觀模型§1-2道爾頓定律和阿馬格定律§1-3實際氣體P、V、T性質(zhì)§1-4真實氣體狀態(tài)方程§1-5實際氣體液化與臨界性質(zhì)§1-6對比狀態(tài)原理與壓縮因子圖§1-$本章小結

作業(yè)總目錄第22頁§1-！本章基本要求掌握理想氣體狀態(tài)方程掌握理想氣體宏觀定義及微觀模型掌握分壓、分體積定律及計算了解真實氣體與理想氣體偏差、臨界現(xiàn)象掌握飽和蒸氣壓概念了解范德華狀態(tài)方程、對應狀態(tài)原理和壓縮因子圖了解對比狀態(tài)方程及其它真實氣體方程第一章第23頁§1-1理想氣體狀態(tài)方程及微觀模型一、理想氣體狀態(tài)方程二、氣體常數(shù)R三、理想氣體定義及微觀模型四、理想氣體P、V、T性質(zhì)計算第一章第24頁1.三個低壓定律波義爾定律：ｎ、ＴV∝1/P

PV=常數(shù)蓋—呂薩克定律：n、PV∝TV/T=常數(shù)阿費加德羅定律：T、PV∝nV/n=常數(shù)且T=273.15KP=101.325kPa時1mol氣體Vm=22.4×10-3m3

說明：把某個物理量用〇圈上，表示恒定一、理想氣體狀態(tài)方程§1-1理想氣體狀態(tài)方程及微觀模型第25頁2.理想氣體狀態(tài)方程由三個低壓定律可導出理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT

或pVm=RT單位：p—PaV—m3

T—Kn—mol理想氣體狀態(tài)方程由三個低壓定律導出，所以只適合用于低壓氣體。一、理想氣體狀態(tài)方程§1-1理想氣體狀態(tài)方程及微觀模型第26頁對實際氣體p→0時，符合理想氣體方程T一定時

R=8.315J?mol-1?K-1

在

pVm～p

圖上畫線

T時pVm～p

關系曲線

外推至p→0pVm為常數(shù)

pVmp二、氣體常數(shù)R§1-1理想氣體狀態(tài)方程及微觀模型第27頁宏觀定義：在任何溫度、任何壓力均符合理想氣體狀態(tài)方程（pV=nRT）氣體，稱為理想氣體。微觀模型：

分子本身不占體積，

分子間無相互作用力。對實際氣體討論：

p0時符合理想氣體行為

普通情況低壓下可近似認為是理想氣體

溫度越高、壓力越低，越符合理想氣體三、理想氣體定義及微觀模型§1-1理想氣體狀態(tài)方程及微觀模型第28頁１．p、Ｖ、Ｔ、ｎ知三求一２．理想氣體方程變形，計算質(zhì)量ｍ、密度、體積流量、質(zhì)量流量等。如：＝ｍ/Ｖ＝ｎ?M/Ｖ＝pＭ/(ＲＴ)３．兩個狀態(tài)間計算。當n時：四、理想氣體p、V、T性質(zhì)計算§1-1理想氣體狀態(tài)方程及微觀模型第29頁理想氣體方程變形例子計算25℃，101325Pa時空氣密度。（空氣分子量為29）解：四、理想氣體p、V、T性質(zhì)計算§1-1理想氣體狀態(tài)方程及微觀模型第30頁兩個狀態(tài)間計算例子兩個容積均為Ｖ玻璃球泡之間用細管連接（細管體積可忽略），泡內(nèi)密封標準情況下空氣，若一球加熱至100℃,另一球維持0℃。求該容器內(nèi)壓力。解：改變前（標準情況）下n=2P1V/RT1改變后ｎ不變ｎ＝P２V/RT2＋P２V/RT1四、理想氣體p、V、T性質(zhì)計算§1-1理想氣體狀態(tài)方程及微觀模型第31頁§1-2道爾頓定律和阿馬格定律一、氣體混合物組成表示二、道爾頓分壓定律三、阿馬格分體積定律四、二者關系第一章第32頁1．用物質(zhì)量分數(shù)表示:

2．用體積分數(shù)表示3．對理想氣體混合物§1-2道爾頓定律和阿馬格定律一、氣體混合物組成表示第33頁1．分壓定義

混合氣體中某組份B單獨存在，且含有與混合氣體相同溫度、體積時所產(chǎn)生壓力稱為組份B分壓。用PB表示。2．道爾頓分壓定律分壓定律(適合用于低壓氣體)：推論：§1-2道爾頓定律和阿馬格定律二、道爾頓分壓定律道爾頓分壓定律只適合用于低壓氣體或理想氣體第34頁1．分體積定義混合氣體中某組份B單獨存在，且含有與混合氣體相同溫度、壓力時所體積稱為組份B分體積。用ＶB表示。2．阿馬格分體積定律分體積定律(適合用于低壓氣體)：推論：§1-2道爾頓定律和阿馬格定律三、阿馬格分體積定律阿馬格分體積定律只適合用于低壓氣體或理想氣體第35頁§1-2道爾頓定律和阿馬格定律四、二者關系第36頁§1-2道爾頓定律和阿馬格定律

例：已知混合氣體中各組分物質(zhì)量分數(shù)分別為：氯乙烯0.72、氯化氫0.10和乙烯0.18。在保持壓力101.325kPa不變條件下，用水洗去氯化氫干燥，求剩下干氣體中各組分分壓力。氯乙烯物質(zhì)量分數(shù)：氯乙烯分壓：乙烯分壓：解：剩下干氣體為氯乙烯和乙烯第37頁§1-3實際氣體P、V、T性質(zhì)一、實際氣體與理想氣體差異二、壓縮因子第一章第38頁§1-3實際氣體P、V、T性質(zhì)一、實際氣體與理想氣體差異1．實際氣體分子本身有體積比理想氣體難壓縮2．實際氣體分子間有相互作用力(以引力為主)比理想氣體易壓縮總結果：有時PV>nRT、有時PV<nRT、有時PV=nRT3．實際氣體分子間引力使它能夠液化(理想氣體不能液化)第39頁壓縮因子定義：Z=PV/（ｎＲＴ）或Z=PVm/（RT)當Z=1與理想氣體沒有偏差當Z>1比理氣難壓縮當Z<1比理氣易壓縮注意：壓縮因子大小只表明是否輕易壓縮，與是否輕易液化無關§1-3實際氣體P、V、T性質(zhì)二、壓縮因子第40頁§1-4真實氣體狀態(tài)方程對理想氣體PVm=RT進行修正一、壓縮因子方程二、范德華方程三、維里方程第一章第41頁§1-4真實氣體狀態(tài)方程對理想氣體：PVm=RT，Z=PVm/（RT)=1對實際氣體：

Z=PVm/(RT)≠1

在PVm=RT公式上加一個參數(shù)進行修正PVm=ZRT，即PV=ZnRT科學思維方法：理想化

修正

實際過程一、壓縮因子方程第42頁§1-4真實氣體狀態(tài)方程對理想氣體PVm=RT可了解為：(氣體分子所受總壓力)×(1mol分子自由活動空間)=RT理想氣體:氣體分子所受總壓力=P(外壓)1mol分子自由活動空間=Vm(因為分子本身不占體積,分子間無相互作用力)二、范德華方程第43頁§1-4真實氣體狀態(tài)方程范德華采取硬球模型來處理實際氣體：

氣體分子所受總壓力=P(外壓)+P(內(nèi)壓)1mol分子自由活動空間=Vm–4(1mol分子本身體積)P(內(nèi)壓)∝1/r6

∴P(內(nèi)壓)=a/Vm24倍1mol分子本身體積=4(Lπσ3/6)=b范德華方程：（P+a/Vm2)（Vm-b)=RT

或（P+n2a/V2)(V-nb)=nRT科學思維方法：理想化

修正

實際過程二、范德華方程第44頁§1-4真實氣體狀態(tài)方程對理想氣體Z=PVm/(RT)=1實際氣體Z≠1，用級數(shù)展開Z（P，T）=1+B′P+C′P2+D′P3+……Z（Vm，T）=1+B/Vm+C/Vm2+D/Vm3+……理想氣體只展開一項，忽略第二項以后各項B′、C′、D′，B、C、D依此被稱為第二、第三、第四……維里系數(shù)B=B′RT、C=（BB′RT+C′R2T2），B′=B/RT、C′=（C-B2）/R2T2

科學思維方法：理想化

修正

實際過程三、維里方程第45頁§1-5實際氣體液化

與臨界性質(zhì)一、實際氣體在P～Vm圖上等溫線（圖）

（討論）二、臨界性質(zhì)三、飽和蒸氣壓、飽和溫度、沸點、正常沸點第46頁§1-5實際氣體液化

與臨界性質(zhì)一、實際氣體在P～Vm圖上等溫線g-lglPCVC第47頁1.T>tc氣體不可液化——一段光滑曲線

2.T=tc氣體可液化最高溫度——兩段光滑曲線中間有拐點,C點

3．T<tc氣體能夠液化三段：水平線氣液共存較陡線為液體線較平線為氣體線§1-5實際氣體液化

與臨界性質(zhì)一、實際氣體在P～Vm圖上等溫線

Tc叫臨界溫度是是否能夠液化分解溫度第48頁§1-5實際氣體液化

與臨界性質(zhì)1．臨界溫度:能夠使氣體液化最高溫度稱為此氣體臨界溫度。用TC或tC表示。臨界溫度是氣體一個特征參數(shù)，不一樣氣體含有不一樣臨界溫度

tC（O2）=－118.57℃，

tC（N2）=－147.0℃2．臨界壓力:臨界溫度下使氣體液化最低壓力3．臨界體積:臨界溫度和臨界壓力下摩爾體積為臨界摩爾體積Vm,C二、臨界性質(zhì)第49頁§1-5實際氣體液化

與臨界性質(zhì)4．臨界點:臨界溫度、臨界壓力、臨界體積狀態(tài)點成為臨界點。臨界點特征:

P～Vm圖等溫線上是一個拐點氣液不可區(qū)分：Vm(l)=Vm(g)=

Vm,C

，氣化熱為0二、臨界性質(zhì)第50頁§1-5實際氣體液化

與臨界性質(zhì)1．飽和蒸氣壓：指定溫度下氣液平衡時壓力

（P～Vm圖等溫線上水平線時壓力）2．飽和溫度：指定壓力下氣液平衡時溫度3．沸點：飽和蒸氣壓等于外壓時溫度

（沸點與飽和溫度在數(shù)值上相同）4．正常沸點：外壓等于101.325kPa時沸點三、飽和蒸氣壓、飽和溫度、沸點第51頁§1-6對比狀態(tài)原理

與壓縮因子圖一、對比狀態(tài)原理二、壓縮因子圖三、壓縮因子圖使用第一章第52頁§1-6對比狀態(tài)原理

與壓縮因子圖１．定義對比參數(shù)對比壓力：Pr=P/Pc，非極性氣體（H2HeNe)Pr=P/(Pc+810.6KPa)對比溫度：Tr=T/Tc，非極性氣體（H2HeNe)Tr=T/(Tc+8K)對比體積：Vr=Vm/VcPr、Tr、Vr之間大致存在著一個普遍適用關系式 f(Pr、Tr、Vr）=0一、對比狀態(tài)原理第53頁２．對比狀態(tài)原理：若不一樣氣體有兩個對比狀態(tài)參數(shù)彼此相等，則第三個比狀態(tài)參數(shù)大致上有相同值。f(Pr、Tr、Vr）=0不一樣氣體有兩個對比狀態(tài)參數(shù)彼此相同，則兩種氣體處于同一對比狀態(tài)。如范德華方程可表示為§1-6對比狀態(tài)原理

與壓縮因子圖一、對比狀態(tài)原理第54頁§1-6對比狀態(tài)原理

與壓縮因子圖二、壓縮因子圖第55頁§1-6對比狀態(tài)原理

與壓縮因子圖三、壓縮因子圖使用１．已知P、T求Vm

查出Pc、Tc計算Pr、Tr，查圖找Tr線上對應Pr時Z值由PVm=ZRT求出Vm第56頁§1-6對比狀態(tài)原理

與壓縮因子圖三、壓縮因子圖使用２．已知T、Vm求P

查出Pc、Tc計算TrPc代入PVm=ZRT中得到Z=(PcVm/RT)Pr=kPr一條直線查圖找Tr線與Z=kPr交點對應Pr、Z值

P=PrPc第57頁§1-6對比狀態(tài)原理

與壓縮因子圖三、壓縮因子圖使用３．已知P、Vm求T（自學）

查出Pc、Tc計算PrTc代入PVm=ZRT中得到Z=k′/TrZ=k′/Tr線與Pr線交點得Tr、Z值

T=TrTc第58頁§1-$本章小結三個低壓定律與理想氣體狀態(tài)方程理想氣體宏觀定義及微觀模型分壓、分壓定律和分體積、分體積定律實際氣體與理想氣體區(qū)分范德華方程與維里方程飽和蒸氣壓、沸點、正常沸點、臨界參數(shù)對比狀態(tài)與壓縮因子圖第一章第59頁物理化學第一章就講到這里下次再見！作業(yè)：2、3、5、7、9、8、11、13、18第一章第60頁第二章熱力學第一定律

Thefirstlawofthermodynamics§2-!本章基本要求§2-1熱力學基本概念及術語§2-2熱力學第一定律§2-3恒容熱、恒壓熱、及焓§2-4摩爾熱容§2-5熱力學第一定律對理想氣體應用§2-6熱力學第一定律對普通固、液體應用§2-7熱力學第一定律對實際氣體應用§2-8熱力學第一定律對相改變應用

§2-9熱力學第一定律對化學改變應用§2-$本章小結與學習指導

作業(yè)總目錄第61頁§2-!

本章基本要求了解系統(tǒng)與環(huán)境、狀態(tài)、過程、狀態(tài)函數(shù)與路徑函數(shù)等基本概念，了解可逆過程概念掌握熱力學第一定律文字表述和數(shù)學表示式了解功、熱、內(nèi)能、焓、熱容、摩爾相變焓、標準摩爾反應焓、標準摩爾生成焓、標準摩爾燃燒焓等概念掌握熱力學第一定律在純PVT改變、在相改變及化學改變中應用，掌握計算各種過程功、熱、內(nèi)能變、焓變方法第二章第62頁§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm一、系統(tǒng)與環(huán)境二、系統(tǒng)性質(zhì)三、狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)四、平衡態(tài)五、過程和路徑六、過程函數(shù)七、可逆體積功八、內(nèi)能第二章第63頁§2-1熱力學基本概念及術語1．System：我們要研究那部分真實世界（研究對象）。即我們感興趣那部分物質(zhì)或空間。也稱物系或體系。例子：加熱一個瓶子中空氣。能夠選瓶子中空氣作系統(tǒng)——一部分物質(zhì)；也能夠選瓶子內(nèi)空間作系統(tǒng)——一部分空間2．Surroundings：系統(tǒng)之外與之有直接聯(lián)絡那部分真實世界。（物質(zhì)或空間）一、SystemandSurroundings§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第64頁§2-1熱力學基本概念及術語3．系統(tǒng)分類：(1)IsoiatedSystem

：系統(tǒng)與環(huán)境無能量交換，也無物質(zhì)交換(2)ClosedSystem：系統(tǒng)與環(huán)境有能量交換，無物質(zhì)交換(3)OpenSystem：系統(tǒng)與環(huán)境有能量交換，也有物質(zhì)交換例子：一個氧氣鋼瓶，打開閥門放氣過程一、SystemandSurroundings§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第65頁§2-1熱力學基本概念及術語Quantities(Properties)：就是系統(tǒng)宏觀性質(zhì)。如：P、V、T、n、Vm等。性質(zhì)可分為兩類：intensiveproperties：與物質(zhì)數(shù)量無關，不含有加和性性質(zhì)。如：P、T、Vm

Extensiveproperties：與物質(zhì)數(shù)量成正比，含有加和性性質(zhì)。如：V、n

廣/廣=強如：V/n=Vm二、ThepropertiesofSystem

§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第66頁§2-1熱力學基本概念及術語１．狀態(tài)定義：系統(tǒng)某時刻所處情況，是系統(tǒng)全部性質(zhì)綜合表現(xiàn)。２．狀態(tài)特點：狀態(tài)確定

全部性質(zhì)確定全部性質(zhì)確定

狀態(tài)確定性質(zhì)是狀態(tài)單值函數(shù)：即同一狀態(tài)某一性質(zhì)只能為一個值，性質(zhì)是狀態(tài)函數(shù)。三、StateofaSystemandStatefunction(variables)§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第67頁§2-1熱力學基本概念及術語３．狀態(tài)函數(shù)：系統(tǒng)就是性質(zhì)，系統(tǒng)宏觀性質(zhì)４．狀態(tài)函數(shù)（性質(zhì)）特點：狀態(tài)確定了則狀態(tài)函數(shù)確定但當改變條件狀態(tài)改變時一些狀態(tài)函數(shù)改變，不是全部狀態(tài)函數(shù)都改變，一些狀態(tài)函數(shù)可能不變。如理想氣體等壓加熱：T改變，但P不變§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm三、StateofaSystemandStatefunction(variables)第68頁§2-1熱力學基本概念及術語４．狀態(tài)函數(shù)（性質(zhì)）特點：狀態(tài)函數(shù)改變量只與一直態(tài)相關與過程改變路徑無關。ΔP=P2-P1

狀態(tài)函數(shù)改變量能夠設計過程計算狀態(tài)函數(shù)有全微分存在狀態(tài)函數(shù)環(huán)積分為零∮dP=0§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm三、StateofaSystemandStatefunction(variables)第69頁５．經(jīng)驗規(guī)律：對組成不變系統(tǒng)

①兩個強度性質(zhì)確定，則全部強度性質(zhì)（狀態(tài)函數(shù)）確定；②兩個強度性質(zhì)和一個廣延確定，則全部性質(zhì)（狀態(tài)函數(shù)）確定。由此可見：對組成及數(shù)量不變系統(tǒng)，某一狀態(tài)函數(shù)可表示為另外兩個狀態(tài)函數(shù)函數(shù)。如：壓力可表示為體積和溫度函數(shù)P=f(T,V)§2-1熱力學基本概念及術語§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm三、StateofaSystemandStatefunction(variables)第70頁１．定義：處于某狀態(tài)下系統(tǒng)與其環(huán)境之間一切聯(lián)絡被隔絕，他們狀態(tài)不隨時間改變，則稱為平衡態(tài)．２．平衡態(tài)必須滿足條件：熱平衡：假如沒有隔熱板，則系統(tǒng)內(nèi)T相同力平衡：假如沒有剛性板，則系統(tǒng)內(nèi)P相同相平衡：系統(tǒng)內(nèi)相組成不變化學平衡：系統(tǒng)內(nèi)化學組成不變§2-1熱力學基本概念及術語四、Equilibriumstate§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第71頁１．過程：系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生任何改變２．路徑：系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生改變過程詳細歷程３．熱力學常見過程分類：(1)純ＰＶＴ改變、相改變、化學改變過程純ＰＶＴ改變：無相改變、無化學改變相改變：有相改變、無化學改變化學改變：有化學改變§2-1熱力學基本概念及術語五、過程和路徑§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第72頁３．熱力學常見過程分類：(2)可逆過程與不可逆過程可逆過程：一系列無限靠近平衡條件下進過程了解可逆過程是學好化學熱力學重點和難點(3)循環(huán)過程與非循環(huán)過程循環(huán)過程：終態(tài)與始態(tài)相同過程循環(huán)過程特點：系統(tǒng)全部狀態(tài)函數(shù)改變量為0§2-1熱力學基本概念及術語五、過程和路徑§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第73頁３．熱力學常見過程分類：(4)按ＰＶＴ改變性質(zhì)分為恒溫、恒壓、恒容、恒外壓、絕熱過程恒溫：系統(tǒng)溫度一直不變。T1=T2=T(環(huán))=常數(shù)恒壓：系統(tǒng)壓力一直不變。P1=P2=P(環(huán))=常數(shù)恒容：系統(tǒng)體積一直不變。V=常數(shù)恒外壓：環(huán)境壓力保持不變。P(環(huán))=常數(shù)絕熱過程：系統(tǒng)與環(huán)境沒有熱交換?！?-1熱力學基本概念及術語五、過程和路徑§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第74頁３．熱力學常見過程分類：例子：1mol理想氣體由25℃、200kPa,恒溫向真空膨脹到100kPa。1mol理想氣體由25℃、200kPa,恒溫反抗100kPa至平衡。水在100℃、101.325kPa向真空蒸發(fā)為100℃、101.325kPa水蒸氣。§2-1熱力學基本概念及術語五、過程和路徑——恒溫、橫外壓，不是恒壓——恒溫、橫外壓，不是恒壓——恒溫、橫外壓，不是恒壓，不是可逆相變§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第75頁在系統(tǒng)改變過程中才產(chǎn)生函數(shù)叫過程函數(shù)或路徑函數(shù)。（化學熱力學只包括兩個）１熱：系統(tǒng)與環(huán)境因溫差引發(fā)交換能量熱：用Ｑ表示要求：Ｑ＞０（正值）表示系統(tǒng)吸熱Ｑ＜０（負值）表示系統(tǒng)放熱熱單位：J，kJ主要討論：顯熱、潛熱、化學過程熱?！?-1熱力學基本概念及術語六、過程函數(shù)§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第76頁２功：除熱之外系統(tǒng)與環(huán)境交換能量

功：用Ｗ表示要求：Ｗ＞０（正值）表示系統(tǒng)接收功Ｗ＜０(負值)表示系統(tǒng)對外作功功單位：J,kJ主要討論：體積功、非體積功（非體積功用Ｗ′表示）§2-1熱力學基本概念及術語六、過程函數(shù)§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第77頁３．體積功：因為系統(tǒng)體積改變，系統(tǒng)與環(huán)境交換功稱為體積功。（Ｗ

＝０時Ｗ）４．體積功計算

（條件Ｗ

＝０）微小功：

功：§2-1熱力學基本概念及術語六、過程函數(shù)§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第78頁§2-1熱力學基本概念及術語４．體積功計算例子：1mol理想氣體在恒壓下溫度升高1度，計算此過程系統(tǒng)與環(huán)境交換功。解：六、過程函數(shù)§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第79頁５．過程函數(shù)特點只有系統(tǒng)發(fā)生一個改變時才有過程函數(shù)熱和功本身就是改變量，不能寫成ΔQ、ΔW

過程函數(shù)不但與始、終態(tài)相關，還與路徑相關過程函數(shù)只能用原過程計算，不能設計過程計算

沒有全微分，只有微小量。用

Q、W表示環(huán)積分不一定為零。（不一定∮

Q=0）§2-1熱力學基本概念及術語六、過程函數(shù)§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第80頁§2-1熱力學基本概念及術語１．可逆過程：在一系列無限靠近平衡條件下進過程，稱為可逆過程，不然稱為不可逆過程２．可逆體積功計算［Ｗ

＝0，Ｗr(體)＝Ｗ］

七、可逆體積功功：按可逆過程定義:

±微小功：±§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第81頁§2-1熱力學基本概念及術語３．理想氣體恒溫可逆體積功推導：七、可逆體積功條件：體積功

W

＝0可逆過程理想氣體封閉系統(tǒng)、恒溫積分：§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第82頁§2-1熱力學基本概念及術語３．理想氣體恒溫可逆體積功計算公式及適用條件

Wr=－nRTln(V2/V1)=nRTln(P2/P1)適用條件：封閉系統(tǒng)、理想氣體、W

＝0、恒溫、可逆過程適用條件來自：在公式推導過程加入條件，就是公式適用條件七、可逆體積功§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第83頁§2-1熱力學基本概念及術語系統(tǒng)能量包含：動能、勢能和內(nèi)能熱力學研究中只關注內(nèi)能，所以內(nèi)能又稱為熱力學能１．內(nèi)能定義：系統(tǒng)內(nèi)部全部粒子微觀能量總和內(nèi)能：用Ｕ表示內(nèi)能單位為：Ｊ，kＪ八、內(nèi)能§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第84頁§2-1熱力學基本概念及術語２．內(nèi)能組成：①分子動能——分子熱運動，是Ｔ函數(shù)。②分子間相互作用勢能——主要取決于分子間距離，是Ｖ、Ｔ函數(shù)。（理想氣體沒有勢能）③分子內(nèi)部能量——電子、原子核等能量。３．內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù)，廣延性質(zhì)。內(nèi)能當前還無法得到其絕對值，只能計算系統(tǒng)發(fā)生改變時改變量。八、內(nèi)能§2-1熱力學基本概念及術語

Theofthermodynamicconceptsandterm第85頁§2-2

熱力學第一定律

Thefirstlawofthermodynamics熱力學第一定律實際上就是能量守恒定律第一定律文字表述：

隔離系統(tǒng)不論經(jīng)歷何種改變其能量守恒。隔離系統(tǒng)中能量形式能夠相互轉化，但不會憑空產(chǎn)生，也不會自行毀滅第二章一、文字表述：第86頁對封閉系統(tǒng)：沒有物質(zhì)交換，內(nèi)能改變只和系統(tǒng)與環(huán)境交換能量相關系統(tǒng)能量增量=系統(tǒng)與環(huán)境交換功+系統(tǒng)與環(huán)境交換熱所以熱力學第一定律數(shù)學表示式為：

Ｕ＝Ｑ＋Ｗ對改變無限小量：ｄＵ＝Ｑ＋Ｗ第二章二、數(shù)學表示式§2-2

熱力學第一定律

Thefirstlawofthermodynamics第87頁例子：某氣體由狀態(tài)1，經(jīng)a、b兩個不一樣路徑改變到狀態(tài)2。路徑a恒容加熱：Qa=25kJ，路徑b先恒壓加熱Qb=20kJ、再絕熱壓縮。求路徑b中功。解：a、b兩個路徑始、終態(tài)相同

U(a)=

U(b)

U(a)=Qa+Wa=Qa=25kJ

U(b)=Qb+Wb=25kJ,20kJ+Wb=25kJWb=5kJ二、數(shù)學表示式§2-2

熱力學第一定律

Thefirstlawofthermodynamics第88頁第一類永動機不能制造出來。第一類永動機：不需要外部提供能量就能夠連續(xù)不停做功機器。隔離系統(tǒng)內(nèi)能為一常量。內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù)。第二章三、熱力學第一定律其它表述§2-2

熱力學第一定律

Thefirstlawofthermodynamics第89頁§2-3恒容熱、恒壓熱、及焓

Theheatatconstantvolume,Theheatatconstantpressure,andtheenthalpy

一、恒容熱與內(nèi)能變二、焓定義三、恒壓熱與焓變四、ＱＶ＝

Ｕ、ＱＰ＝

Ｈ公式意義第二章第90頁１．恒容熱定義：系統(tǒng)進行一個恒容且Ｗ

＝０過程中與環(huán)境交換熱。恒容熱：用ＱＶ表示單位：Ｊ或kJ一、恒容熱與內(nèi)能變§2-3恒容熱、恒壓熱、及焓

Theheatatconstantvolume,Theheatatconstantpressure,andtheenthalpy

第91頁２．ＱＶ與

Ｕ關系恒容且Ｗ

＝０時：dV=0，Ｗ＝0

ＱＶ＝

Ｕ－Ｗ＝

Ｕ微小改變

ＱＶ＝ｄＵ（適用條件：dV=0，Ｗ

＝０）一、恒容熱與內(nèi)能變§2-3恒容熱、恒壓熱、及焓

Theheatatconstantvolume,Theheatatconstantpressure,andtheenthalpy

第92頁１．焓用符號Ｈ表示，焓定義：Ｈ＝Ｕ＋ＰＶ焓單位：與Ｕ相同Ｊ、kJ２．焓特征：狀態(tài)函數(shù)、廣延性質(zhì)含有狀態(tài)函數(shù)、廣延性質(zhì)全部特征。焓是人為導出函數(shù)本身沒有物理意義。焓與內(nèi)能一樣當前還無法得到其絕對值，只能計算系統(tǒng)發(fā)生改變時改變量。二、焓定義§2-3恒容熱、恒壓熱、及焓

Theheatatconstantvolume,Theheatatconstantpressure,andtheenthalpy

第93頁１．恒壓熱定義：系統(tǒng)進行一個恒壓且Ｗ

＝０過程中與環(huán)境交換熱。恒壓熱：用ＱＰ表示恒壓熱單位：J或kJ三、恒壓熱與焓變§2-3恒容熱、恒壓熱、及焓

Theheatatconstantvolume,Theheatatconstantpressure,andtheenthalpy

第94頁２．ＱＰ與

Ｈ關系恒壓且Ｗ

＝０時：dＰ=0，

W＝－P(V２－V１)QＰ＝

U－W＝

U＋P(V２－V１)

QＰ＝(U２－U１)＋(P２V２－P１V１)QＰ＝(U２＋P2V2)－(U1＋P1V1)＝H2－H1

ＱＰ＝

Ｈ微小改變

ＱＰ＝ｄＨ（適用條件：dＰ=0，Ｗ

＝０）三、恒壓熱與焓變§2-3恒容熱、恒壓熱、及焓

Theheatatconstantvolume,Theheatatconstantpressure,andtheenthalpy

第95頁１．將不可測量量

Ｕ、

Ｈ轉變?yōu)榭蓽y量量Ｑ２．將與途經(jīng)相關過程函數(shù)Ｑ、轉變?yōu)榕c途經(jīng)無關狀態(tài)函數(shù)改變量

Ｕ、

Ｈ，能夠用設計虛擬過程進行計算。四、Qv＝ΔＵ、QP＝ΔＨ公式意義§2-3恒容熱、恒壓熱、及焓

Theheatatconstantvolume,Theheatatconstantpressure,andtheenthalpy

第96頁§2-4摩爾熱容

Molarheatcapacity一、定容摩爾熱容：ＣＶ，ｍ二、定壓摩爾熱容：ＣＰ，ｍ三、ＣＶ，ｍ與ＣＰ，ｍ關系四、ＣP，ｍ與T關系五、平均摩爾熱容第二章第97頁１．定容摩爾熱容定義：１mol物質(zhì)在恒容、非體積功為零條件下，僅因溫度升高1K所需熱定容摩爾熱容:用CV,m表示。單位：J?K-1?mol-1數(shù)學定義：CV,m=

QV,m/dT=(

Um/

T)V

此定義只適合用于純PVT改變過程一、定容摩爾熱容§2-4摩爾熱容

Molarheatcapacity第98頁2．ＣＶ，ｍ與ＱＶ、

Ｕ關系一、定容摩爾熱容在恒容、非體積功為零條件下：ＱＶ=

ＵＱＶ與ＣＶ，ｍ關系：此公式只適合用于純PVT改變恒容、Ｗ

＝０過程§2-4摩爾熱容

Molarheatcapacity第99頁１．定壓摩爾熱容定義：１mol物質(zhì)在恒壓、非體積功為零條件下，僅因溫度升高1K所需熱定壓摩爾熱容:用CP,m表示單位：J?K-1?mol-1數(shù)學定義：CP,m=

QP,m/dT=(

Hm/

T)P

此定義只適合用于純PVT改變過程二、定壓摩爾熱容§2-4摩爾熱容

Molarheatcapacity第100頁2．Ｃp，ｍ與Ｑp、

H關系二、定壓摩爾熱容在恒壓、非體積功為零條件下：Ｑp=

HＱP與ＣP，ｍ關系：此公式只適合用于純PVT改變恒壓、Ｗ

＝０過程§2-4摩爾熱容

Molarheatcapacity第101頁三、ＣＶ，ｍ與ＣＰ，ｍ關系CP,m與CV,m關系為：§2-4摩爾熱容

Molarheatcapacity第102頁ＣＰ，ｍ＝ａ＋ｂＴＣＰ，ｍ＝ａ＋ｂＴ＋ｃＴ２ＣＰ，ｍ＝ａ＋ｂＴ＋ｃＴ２＋ｄＴ３ＣＰ，ｍ＝ａ＋ｂＴ＋ｃ′Ｔ－２四、ＣＰ，ｍ與Ｔ關系§2-4摩爾熱容

Molarheatcapacity第103頁當T1，T2間隔不大時可用以下二式近似：五、平均摩爾熱容§2-4摩爾熱容

Molarheatcapacity第104頁

計算常壓下2molCO2由50℃加熱至100℃過程所吸收熱。已知CO2氣體定壓摩爾熱容為：解：§2-4摩爾熱容

Molarheatcapacity第105頁用近似公式:§2-4摩爾熱容

Molarheatcapacity第106頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用一、理想氣體內(nèi)能和焓二、理想氣體ＣＶ，ｍ與ＣＰ，ｍ關系三、理想氣體恒容、恒壓過程四、理想氣體恒溫過程五、理想氣體絕熱過程六、理想氣體絕熱過程第二章第107頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用１．焦爾試驗

焦爾試驗結果：在Ｐ改變、Ｖ改變時氣體向真空膨脹Ｔ不變

Ｔ＝０，Ｑ＝０，Ｗ＝Ｗ(體)＋Ｗ

＝０

Ｕ＝(Ｑ＋Ｗ)＝０一、理想氣體內(nèi)能和焓第108頁返回第109頁２．焦爾試驗結論：理想氣體向真空膨脹:

P＜0,

V＞0,

T=０,Q＝０,Ｗ＝０,

U=0,

H=0U=f(T,V)dＵ＝(

U/T)VdT+(U/V)TdV焦爾試驗dU=0,dT=0,dV?0,

(U/V)T=0§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用一、理想氣體內(nèi)能和焓第110頁３．理想氣體內(nèi)能只是溫度單一函數(shù)理想氣體U=f(T),(U/V)T=0,

(U/P)T=0，dＵ=(

U/T)VdT=nCV,mdT§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用一、理想氣體內(nèi)能和焓(此公式對理想氣體無須恒容)第111頁４．理想氣體焓只是溫度單一函數(shù)

H=U+PV=U+nRT,所以Ｈ也只是溫度單一函數(shù)理想氣體H=g(T),(H/P)T=0,(H/V)T=0dH=(H/T)PdT=nCP,mdT§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用一、理想氣體內(nèi)能和焓(此公式對理想氣體無須恒壓)第112頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用(U/V)T=0即(Um/Vｍ)T=0Ｖｍ＝ＲＴ／Ｐ，(Vm/T)P=＝Ｒ／Ｐ代入上式可得：理想氣體

ＣＰ，ｍ－ＣＶ，ｍ＝Ｒ二、理想氣體ＣＶ，ｍ與ＣＰ，ｍ關系第113頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用三、理想氣體恒容、恒壓過程１．恒容過程理想氣體恒容過程用匡圖可表示為：理想氣體

n,T1,P1,V理想氣體n,T２,P２,Vw'=0,dV=0因為dV=0,w'=0故W=0,QV=U第114頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用三、理想氣體恒容、恒壓過程2．恒壓過程理想氣體恒壓過程用匡圖可表示為：理想氣體

n,T1,P,V1w'=0,dＰ=0理想氣體n,T２,P,V２因為dＰ=0,w'=0故W=－Ｐ(V2-V1)，Qp=H第115頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用例：5mol

O2(可視為理想氣體，)從300K、150kPa，

經(jīng)兩個路徑改變至225K、75kPa，計算Q，W，ΔU，ΔH。（已知：Cp,m=29.10J·mol-1·K-1

）(1)先恒容冷卻，再恒壓加熱；(2)先恒壓加熱，再恒容冷卻。

第116頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用解：

兩個路徑一直態(tài)相同，則

ΔU、ΔH相同但Q、W不一樣。先計算ΔU、ΔH：Q、W要用原路徑計算第117頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用T1=300KP1=150kPaV1=T2=225KP2=75kPaV2=T'=P'=75kPaV'=V1Ⅰ1

恒容Ⅰ過程第一步恒容：P1/T1=P'/T'

T'=150KQ(Ⅰ1)=nCV,m(T'-T1)=5(29.10-8.315)(150-300)J=-15591JQ(Ⅰ2)=nCP,m(T2-T')=5×29.10(225-150)J=10913JQ(Ⅰ)=Q(Ⅰ1)+Q(Ⅰ2)=-15591J+10913J=-4667JW(Ⅰ)=ΔU-Q(Ⅰ)=-3118JⅠ2

恒壓第118頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用T1=300KP1=150kPaV1=T2=225KP2=75kPaV2=T'=P'=150kPaV'=V2Ⅱ1

恒壓Ⅱ過程第二步恒容：P2/T2=P'/T'

T'=450KW(Ⅱ1)=-P1(V'-V1)=-nR(T'-T1)=-5×8.315(450-300)J=-6236JW(Ⅱ2)=0W(Ⅱ)=W(Ⅱ1)+W(Ⅱ2)=W(Ⅱ1)=-4667JQ(Ⅱ)=ΔU-W(Ⅱ)=-1559JⅡ2

恒容第119頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用本題思索：ΔU、ΔH是狀態(tài)函數(shù)改變量，只與一直態(tài)相關，與路徑無關，能夠直接套公式計算。Q、W是過程函數(shù)，不但與一直態(tài)相關，還與路徑相關，不一樣路徑要用原路徑計算。Q、W是過程函數(shù)，有時無須全用原路徑計算，只算一個就行，另一個用熱力學第一定律計算。Q、W兩個函數(shù)哪個好算先算哪個。本題W好算。第120頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用四、理想氣體恒溫過程理想氣體恒溫過程用匡圖可表示為：因為dT=0w'=0所以

U=H=0Ｑ＝－Ｗ只要Ｗ、Ｑ求出一個就行，怎樣求?理想氣體n,T,P1,V1理想氣體

n,T,P２,V２w'=0,dT=0第121頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用四、理想氣體恒溫過程１．恒溫、恒外壓過程

U=0

,H=0Ｗ＝－Ｐ(環(huán))(Ｖ２－Ｖ１)Ｑ＝－Ｗ理想氣體n,T,P1,V1理想氣體

n,T,P２,V２w'=0,dT=0第122頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用四、理想氣體恒溫過程２．恒溫可逆過程

U=0

,H=0Ｗr＝－nRTln(V2/V1)=nRTln(P2/P1)Ｑr＝－Ｗr=nRTln(V2/V1)=－nRTln(P2/P1)理想氣體n,T,P1,V1理想氣體

n,T,P２,V２w'=0,dT=0第123頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用例：一個含有理想活塞氣缸放在298K恒溫水浴中，氣缸中放入空氣

(可視為理想氣體)始態(tài)400kPa、0.3dm3,改變到終態(tài)100kPa、1.2dm3，求以下四種路徑Q，W，ΔU，ΔH。(1)經(jīng)一次恒溫、恒外壓膨脹P(環(huán))=100kPa，(2)經(jīng)兩次恒溫、恒外壓膨脹，P1(環(huán))=200kPa至平衡后P2(環(huán))=100kPa，(3)經(jīng)三次恒溫、恒外壓膨脹，P1(環(huán))=300kPa至平衡后P2(環(huán))=200kPa至平衡后P3(環(huán))=100kPa，(4)經(jīng)恒溫可逆膨脹。第124頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用T=298KP1=400kPaV1=0.3dm3T=298KP2=100kPaV2=1.2dm3T=298KP4=300kPaV4=0.4dm3T=298KP3=200kPaV3=0.6dm3ⅠP(環(huán))=100kPaⅢ2P(環(huán))=200kPaⅣ可逆Ⅲ1P(環(huán))=300kPa

Ⅱ1P(環(huán))=200kPaP(環(huán))=100kPaⅡ2Ⅲ3第125頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用Ⅰ經(jīng)一次恒溫、恒外壓膨脹W(Ⅰ)=[－100×103(1.2－0.3)×10-3]J=－90JⅡ經(jīng)兩次恒溫、恒外壓膨脹W(Ⅱ)=W(Ⅱ,1)+W(Ⅱ,2)=[－200×103(0.6－0.3)×10-3

－

100×103(1.2－0.6)×10-3]J=－120J4個過程始態(tài)和終態(tài)相同，且T1=T2ΔU=0，ΔH=0，

Q=－W。只計算W就行第126頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用Ⅲ經(jīng)三次恒溫、恒外壓膨脹W(Ⅲ)=W(Ⅲ,1)+W(Ⅲ,2)+W(Ⅲ,3)=[－300×103(0.4－0.3)×10-3－200×103(0.6－0.4)×10-3

－

100×103(1.2－0.6)×10-3]J=－130JⅣ經(jīng)恒溫可逆膨脹W(Ⅳ)=nRTln(P2/P1)=P1V1ln(P2/P1)=[－400×1030.3×10-3ln

(100/400)]J=－166J第127頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用本題計算結果表明：W(Ⅳ)＞W(wǎng)(Ⅲ)＞W(wǎng)(Ⅱ)＞W(wǎng)(Ⅰ)從同一個始態(tài)抵達同一個終態(tài)，經(jīng)不一樣路徑過程函數(shù)值不一樣。氣體恒溫膨脹時,恒溫可逆過程系統(tǒng)對環(huán)境做功-W最大。氣體恒溫壓縮時,恒溫可逆過程系統(tǒng)從環(huán)境中得到功W最小。第128頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用五、理想氣體絕熱過程理想氣體絕熱過程用匡圖可表示為：Ｑ＝０,Ｗ=U理想氣體

n,T１,P1,V1理想氣體

n,T２,P２,V２w′=0,Ｑ=0只要求出T１、T２即可,怎樣求?第129頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用五、理想氣體絕熱過程對絕熱過程:從同一個始態(tài)出發(fā)，經(jīng)絕熱可逆過程和絕熱不可逆過程，不能抵達相同終態(tài)。所以：絕熱可逆過程和絕熱不可逆過程終態(tài)參數(shù)要用不一樣方法計算。第130頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用五、理想氣體絕熱過程１．絕熱恒外壓不可逆過程Ｑ＝０Ｗ=U則：－P(環(huán))(V2-V1)＝nCV,m

(T2－T1)Ｐ１Ｖ１＝ｎＲＴ１Ｐ２Ｖ２＝ｎＲＴ２三個方程連立可求T2、T1第131頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用五、理想氣體絕熱過程２．絕熱可逆過程過程方程推導

Ｑ＝０Ｗ=U第132頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用理想氣體絕熱過程過程方程推導第133頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用理想氣體絕熱過程過程方程推導第134頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用例子：

64gO2

(可視為理想氣體)在101.325kPa、25℃時，絕熱膨脹至50.662kPa，計算Q，W，ΔU，ΔH。（已知：雙原子分子Cp,m=3.5R）(1)若此過程可逆地進行；(2)若此過程是反抗恒定50.662kPa外壓絕熱膨脹。

第135頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用(1)

O264g=2molCV,m=Cp,m-R=2.5Rt1=25℃t2=P1=101.325kPaQ=0,可逆P2=50.662kPaV1=V2=由過程方程得：第136頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用第137頁（2）O264g=2molCV,m=(5/2)RP(環(huán))=50.662kPat1=25℃Q=0，不可逆

t

2=P1=101.325kPaP

2=50.662kPaV1=V

2=－P(環(huán))(V2-V1)＝ｎＣＶ，ｍ(Ｔ２－Ｔ１)Ｐ１Ｖ１＝ｎＲＴ１Ｐ２Ｖ２＝ｎＲＴ２§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用第138頁－50662（V2-V1)/m-3＝2×2.5×8.315×(T2/K-298.15)

101325V1/m-3＝2×8.315×298.15

50662V2/m-3＝2×8.315T

2/K解之可得：T

2=255.56K§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用注意：絕熱可逆與絕熱不可逆過程終態(tài)溫度不一樣第139頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用六、理想氣體絕熱混合過程理想氣體絕熱恒容混合過程用匡圖可表示為：Ｑ＝０,Ｗ=0，U=

U(A)+

U(B)=0,

理想氣體

nA,T１A

PA,VA理想氣體nA+nB,T２P２,VA+VBw′=0,Ｑ=0理想氣體

nB,T１B

PB,VB求出T２，能夠求H第140頁§2-5熱力學第一定律

對理想氣體應用六、理想氣體絕熱混合過程理想氣體絕熱恒壓混合過程用匡圖可表示為：Ｑ＝０,

H=Q=

H(A)+

H(B)=0,

理想氣體

nA,T１,A

P,VA理想氣體nA+nB,T２P,V2w′=0,Ｑ=0理想氣體

nB,T１,B

P,VB求出T２，能夠求U第141頁§2-6熱力學第一定律對普通

固、液體應用對普通固、液體在純ＰＶＴ改變時：忽略壓力、體積改變對內(nèi)能和焓影響

(U/V)T=0，(U/P)T=0,(H/V)T=0,(H/P)T=0忽略體積和體積改變,即Ｖ０,dV０所以有：CP,m-CV,m=[

(Um/Vm)T+P](Vm/T)P0第二章適用范圍忽略壓力、體積影響，忽略體積第142頁§2-6熱力學第一定律對普通

固、液體應用普通液體絕熱混合過程用匡圖可表示為：Ｑ＝０，W=0，

H=

U=Q=

H(A)+

H(B)=0,

A(l)

nA,T１,A

A+B(l)nA+nB,T２

w′=0,Ｑ=0B(l)

nB,T１,B

求出T２第143頁§2-6熱力學第一定律對普通

固、液體應用例：現(xiàn)有三種不一樣液體A、B、C，溫度分別為50℃、40℃、30℃。在相同壓力條件下，若將A與B混合終態(tài)溫度為44℃，若將A與C混合終態(tài)溫度為38℃，求將B與C混合終態(tài)溫度為多少？（設混合過程熱損失為零）第144頁§2-6熱力學第一定律對普通

固、液體應用解：若將A與B混合，Q=0則有：若將A與C混合，

Q=0則有：

第145頁§2-6熱力學第一定律對普通

固、液體應用若將B與C混合，Q=0則有：

將（1）、（2）式帶入上式可得：t=35℃1.5nACP,m(A)(t/℃-40)+1.5nACP,m(A)(t/℃-30)=0第146頁§2-7熱力學第一定律對

實際氣體應用一、焦耳——湯姆生試驗二、實際氣體內(nèi)能與焓第二章第147頁§2-7熱力學第一定律對

實際氣體應用１．節(jié)流膨脹過程特征焦耳—湯姆生試驗Ｑ＝０，P2＜P1，

U=W,W=W1+W2W1=-P1(-V1)=P1V1,W2=-P2V2,

U=U2-U1U2-U1=P1V1-P2V2(U2+P2V2)-(U1+P1V1)=0

,H2-H1=0

,即

H=0節(jié)流膨脹過程特征：Ｑ＝０，P2＜P1,

H=0一、焦耳——湯姆生試驗第148頁§2-7熱力學第一定律對

實際氣體應用２．節(jié)流效應定義:

Ｊ-T＝(T/P)H叫節(jié)流膨脹系數(shù)或焦—湯系數(shù)當

Ｊ—Ｔ＞０時,Ｐ＜０,Ｔ＜０致冷當

Ｊ—Ｔ＜０時,Ｐ＜０,Ｔ＞０致熱當

Ｊ—Ｔ＝０時,Ｐ＜０,Ｔ＝０一、焦耳——湯姆生試驗第149頁§2-7熱力學第一定律對

實際氣體應用3．理想氣體節(jié)流膨脹理想氣體節(jié)流膨脹過程:

P＜0,

V＞0,

T=０,Q＝０,Ｗ＝０,

U=0,

H=0一、焦耳——湯姆生試驗第150頁焦耳——湯姆生試驗P(環(huán))=P1P(環(huán))=P2多孔塞左邊恒壓P1，右邊恒壓P2，左邊V1氣體經(jīng)過多孔塞進入右邊體積為V2第151頁§2-7熱力學第一定律對

實際氣體應用二、實際氣體內(nèi)能與焓對實際氣體節(jié)流膨脹過程Ｔ０(Ｔ/Ｐ)H０H不但是T函數(shù)，也是P或V函數(shù)

H=f(T,P)dH＝(H/T)PdT+(H/P)TdP

dH＝nCP.mdT+(H/P)TdP第152頁§2-7熱力學第一定律對

實際氣體應用二、實際氣體內(nèi)能與焓能夠證實：U不但是T函數(shù)，也是P或V函數(shù)U=f(T,V)dＵ＝(

U/T)VdT+(U/V)TdVdＵ＝nCV.mdT+(U/V)TdV(U/V)T計算方法將在熱力學第二定律給出

U、

H計算在學完熱力學第二定律后給出第153頁§2-7熱力學第一定律對

實際氣體應用例：某氣體自30MPa、298K絕熱向真空膨脹后終態(tài)為0.1MPa、200K，已知該氣體常壓下可視為理想氣體，且CV,m=2.5R。求在恒定溫度298K下，1mol此氣體由0.1MPa壓縮至30Mpa時

U。

第154頁§2-7熱力學第一定律對

實際氣體應用解：該氣體30Mpa不能可視為理想氣體

U≠0依據(jù)題意設計過程以下：1molT1=298Kp1=30MPa1molT2=200KP2=0.1MPa絕熱向真空膨脹

1U

1molT3=298KP3=0.1MPa

U=？

2U

第155頁§2-7熱力學第一定律對

實際氣體應用

U+

1U+

2U=0Q1=0，W1=0，

1U=0

U=-

1U-

2U=-

2U=-nCV,m(T3-T2)

U=-1×2.5×8.314×(298-200)J=-2037J第156頁§2-8熱力學第一定律

對相改變應