PPT《第二章 化学热力学初步》

1 ?

105 Pa p =

2 ?

105 Pa V =

2 dm3 V =

1 dm3 恒温过程 状态函数的改变量,取决于始态和终态,不管途径如何不同. 在过程的每一种途径中,状态函数的改变量均一致.

2 ?

105 Pa1 dm3

1 ?

105 Pa2 dm3 途径 II

4 ?

10 5 Pa0.5 dm3 下面给出其中两种途径: 途径 I 0.5 ?

105 Pa4 dm3 ? p = p终-p始 =

2 ?

105 Pa-

1 ?

105 Pa =

1 ?

105 Pa p =

1 ?

105 Pa p =

2 ?

105 Pa V =

2 dm3 V =

1 dm3 恒温过程 ? V = V终-V始 =

1 dm3 -

2 dm3 = -

1 dm3 p =

1 ?

105 Pa p =

2 ?

105 Pa V =

2 dm3 V =

1 dm3 恒温过程 2. 1.

4 体积功 在一截面积为 S 的圆柱形筒内体系经历一热力学过程. 在热力学过程中,体系对抗外压改变体积,产生体积功. 截面积 S 假设在恒外力 F 作用下,活塞从 I 位移动到 II 位,移动距离为 ?l . II F ?l I 截面积 S II F ?l I 按照传统的功的定义,环境对体系的功 W = F??l 截面积 S II F ?l I W = F??l ?l ?S F S 是外压 p;

F S ?l ?S 是体积, 这个体积等于过程的 ?V. - 截面积 S II F ?l I 截面积 S II F ?l I 这种功称为体积功,以 W体 表示. 所以环境所做的功 W = - p ?V W = F??l ?l ?S F S 若体积变化 ?V = 0, 则 W体 =

0 W体=-p?V 即W=W体 我们研究的过程与途径,若不加以特别说明,可以认为只有体积功. 2. 1.

5 热力学能(内能) 热力学能是体系内部所有能量之和. 它包括分子原子的动能、势能、核能、电子的动能 ??? ???以及一些尚未研究的能量. 热力学上用符号 U 表示热力学能,热力学能经常称为内能. 虽然体系的热力学能尚不能求得,但是体系的状态一定时,热力学能是一个固定值. 因此,热力学能 U 是体系的状态函数. 体系的状态发生变化,始终态确定,则热力学能变化量 ?U 是一定值 ?U = U终-U始 理想气体是最简单的体系,可以认为理想气体的热力学能只是温度的函数.T 一定,则U一定. 即?T = 0,则?U =

0 2.

2 热力学第一定律 2. 2.

1 热力学第一定律的表述 某体系由状态 I 变化到状态 II,在这一过程中体系从环境吸热 Q,环境对体系做功 W,若体系的热力学能改变量用 ?U 表示, 则有 ?U = Q + W 即体系热力学能的改变量等于体系从环境吸收的热量 Q 与环境对体系所做的功 W 之和. 显然,热力学第一定律的实质是能量守恒. 例2.

1 某过程中,体系吸热

100 J,环境对体系做功 -

20 J.求体系的热力学能改变量. 解: 由第一定律表达式 ?U = Q + W =

100 J +(-

20 J

80 J 环境的热力学能改变量怎样求得 ? 已知,体系从环境吸热

100 J,环境对体系做功 -20 J. 从环境考虑,(即把环境当做体系)则有 吸热 -100 J,做功

20 J. 体系的热力学能增加了

80 J. 所以 ?U环=Q环 + W环=(-

100 J) +

20 J = -

80 J 环境的热力学能减少了

80 J. 热力学能是量度性质,有加和性. 体系加环境为宇宙,故?U宇宙 = ?U体+?U环=80 J +(-

80 J)0 所以说热力学第一定律是能量守恒. 2. 2.

2 功和热 1. 功和热的符号规定 Q 是指体系从环境吸收的热量.Q =

30 J,表示体系吸热

30 J, Q = -

40 J,表示体系放热

40 J. 结论 体系吸热为正,放热为负. W 是指环境对体系所做的功, W =

20 J 表示环境对体系做功

20 J, W = -10 J 表示体系对环境做功

10 J. 2. 功和热与途径有关 通过理想气体恒温膨胀来说明这个问题. 4?100 kPa

4 dm3 ?T =

0 1?100 kPa

16 dm3 先考察途径 A 反抗外压 p =