第一章热力学基本定律

第一章热力学基本定律

2023/5/6三、焓1．焓是什么？焓没有明确的物理意义，是为方便研究与热有关的现象和问题而人为引入的新的状态函数。

焓是广度性质，单位J、kJ，不能测量。焓不是能量，虽然具有能量的单位，但不遵守能量守恒定律。

2023/5/62．为什么要定义焓？对于等压不做其它功的过程：以后应用时若不特别指出，则认为。适用条件：等压不做其它功

2023/5/6为什么要定义焓？化学反应通常是在等温等压或等温等容的条件下进行的，而在等压、不做其它功的条件下，焓变等于等压热效应，容易测定，从而可求其它热力学函数的变化值。备注

2023/5/6对于等容不做其它功的过程：

W=0注意：等号两边仅仅是数值相等，而,都是过程量。适用条件：等容不做其它功

2023/5/6对于单位反应：对于相变过程（n=1mol）：如：

——摩尔汽化热；

——摩尔熔化热

2023/5/63．焓定义式的应用等压：

等容：

化学反应：

2023/5/6【例1—4】1mol理想气体初态为373.15K，10.0dm3，反抗恒外压PØ迅速膨胀到终态温度244.0K，压力PØ。求此过程的W，Q，ΔU，ΔH。解题思路：该过程气体迅速膨胀可视为绝热过程，所以该过程是恒外压绝热膨胀。P13

2023/5/6解：

Q=0；W=-p2(V2-V1）其中，终态体积可由理想气体状态方程求出：

V2=nRT2/p2=1×8.314×244.0/100.0=20.3dm3

W=-100.0×(20.3-10.0)=-1.03kJΔU=Q+W=-1.03kJ

2023/5/6利用焓的定义：ΔH=ΔU+Δ(pV)

=ΔU+(p2V2-p1V1)=ΔU+nR(T2-T1)=-1.03+8.314×(244.0-373.15)/1000=-2.10kJ

2023/5/6【例1—5】1.0mol乙醇在正常沸点(351K,PØ)下蒸发成气体，求此过程的W,Q,ΔU,ΔH。已知乙醇正常沸点下的汽化热=39.49kJ·mol-1，蒸汽的密度ρ=1.647g·dm-3。过程分析：该过程为等温等压下的可逆相变。P14

2023/5/6

解：因为此过程是在等压无其它功的条件下进行的，所以，此题给了气体密度，用V=M/ρ求V2；若没给，就用理想气体状态方程pV=nRT。注意：

2023/5/6解：

（1）等温等压无其它功条件下进行的单位化学反应：【例1—6】在298.15K、PØ

下，单位反应，若经过以下二条途径：(1)直接接触发生反应，已知单位反应放热110.52kJ·mol-1；(2)若反应在原电池中进行，对环境作电功60.15kJ·mol-1。求二途径的Q,W,ΔU及ΔH。P15

2023/5/6（2）等温等压有电功条件下进行的单位化学反应：因为是状态函数的改变量，所以，

解：

2023/5/6四、热容

1．定义：

一定量物质在无相变、无化学变化、无其它功条件下，温度升高1度所吸收的热量叫热容。

2023/5/6热容应用实际生活中电暖水袋的原理：介质选用热容较大的物质，散热较慢。原因：热容大的物质，升高1度吸收的热量多，即袋内储存的能量多，而用于暖身时，释放同等热量降温少，所以用的时间长。备注

2023/5/62．等压热容和等容热容

2023/5/6适用条件：任何物质在无相变、无化学变化、无其它功条件下，等压（等容）单纯变温过程热的计算。2．等压热容和等容热容

2023/5/6热容与温度的关系（只需了解）：

热容与温度的函数关系，因物质、物态和温度区间的不同而有不同的形式。例如，气体的等压摩尔热容与T的关系有如下经验式：式中a、b、c、c'…是经验常数，由各种物质本身的特性决定，可从热力学数据表中查找。或

2023/5/63．等压热容与等容热容的关系

2023/5/63．等压热容与等容热容的关系等压条件下，同除以

2023/5/6将（2）代入（1）得，（1）（2）3．等压热容与等容热容的关系

2023/5/6对于理想气体，所以，单分子理气：

双分子理气：

3．等压热容与等容热容的关系

2023/5/6作业：P167、8P581、4、6、7思考：P588、9、10（课下试做，课上讲解）

2023/5/6§1.3气体系统典型过程分析将两个容量相等的容器，放在四周绝热的水浴中，左球充满理想气体，右球为真空。测量水浴温度没有变化，即Q=0；根据热力学第一定律得该过程的 。打开活塞，气体由左球冲入右球，达到平衡。一、盖·吕萨克－焦耳实验气体向真空膨胀，即W=0；

2023/5/6同理，由可得到

结论：理想气体的热力学能仅仅是温度的函数，与压力和体积无关。一、盖·吕萨克－焦耳实验

2023/5/6U和nRT两项都仅是温度的函数，因而得到推论：理想气体的焓也仅仅是温度的函数，与压力和体积无关。

因此，只要是理想气体等温过程，

一、盖·吕萨克－焦耳实验

2023/5/6例：PØ、100℃，

此过程，是否正确？答：不正确。因为只有初、终态均为理想气体才符合上述结论，而此过程为相变过程。一、盖·吕萨克－焦耳实验

2023/5/6二、理想气体等温过程