第一章热力学

第一章热力学Tag内容描述：<p>1、物理化学电子教案第一章 U=Q+W 热力学的研究对象 研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及 其转换过程中所遵循的规律； 研究各种物理变化和化学变化过程中所发生的 能量效应； 研究化学变化的方向和限度。 1.1 几个基本概念 体系（System） 在科学研究时必须先确定研究 对象，把一部分物质与其余分开， 这种分离可以是实际的，也可以是 想象的。这种被划定的研究对象称 为体系，亦称为物系或系统。 环境（surroundings） 在体系之外，与体系密切相关、 影响所能及的部分称为环境。 1.1.1 体系与环境 定义 体系分类 根据体系与环境之间的。</p><p>2、1.12 热力学温标 1. 用理想气体温标, 均规定水的三相点的温度为273.16 单位：开尔文 K 2. 3. 可逆卡诺热机的效率 4. 两种温标的一致性 1).理想气体的卡诺循环效率： 与一式形式相同。 2).固定点相同：水的三相点273.16 1.13 克劳劳修斯等式与不等式 1、热热机效率 一般热热机： 可逆热机： 根据卡诺定理有： 推知： 对称形式： 2、克劳修斯等式与不等式 3. 推广到n个热源情形 系 统统 T1 T2 T3 T4 Tn Qn Q1 Q2 (i=1,2,n)对i求和,得到 4、积分形式 对于更普遍得循环过程,求和变为 积分 系 统 1 T1 2 T2 3 T3 n Tn T0 例题: 试证明 证明: 见。</p><p>3、复习】 一、卡诺定理 二、热力学温标 三、克劳修斯等式和不等式 四、状态函数熵 五、热力学基本方程 1.15 理想气体的熵 积分得 以1mol理想气体为例，讨论理想气体的熵函数 是1mol理想气体在参考态 的熵 两边积分，得 是1mol理想气体在参考态 的熵 已有 是1mol理想气体在参考态 的熵 两边取微分得： 若把 和 看作常数，则： 令 对于 式 同样的，对于 式 则 式变为 令 则 式变为 （两式中的 不相同） 1摩尔理想气体的熵 对于n摩尔理想气体 令则有 同样地 令 则有 【例】 解：气体在初态 的熵为 在终态 的熵为 过程前后的熵变为 由于 故有 熵。</p><p>4、物理与电子信息学院 第一章第一章 热力学的基本规律热力学的基本规律 1.1 1.1 热力学系统的平衡热力学系统的平衡 1.10 1.10 热力学第二定律热力学第二定律 状态及其描述状态及其描述 1.2 1.2 热平衡定律和温度热平衡定律和温度 1.11 1.11 卡诺定理卡诺定理 1.3 1.3 物态方程物态方程 1.12 1.12 热力学温标热力学温标 1.4 1.4 功功 1.13 1.13 克劳修斯不等式和等式克劳修斯不等式和等式 1.5 1.5 热力学第一定律热力学第一定律 1.14 1.14 熵和热力学基本方程熵和热力学基本方程 1.6 1.6 热容量和焓热容量和焓。</p><p>5、复习】 一、理想气体绝热过程的过程方程 二、多方过程 三、理想气体的卡诺循环 四、热机、制冷机 五、热力学第二定律 两种典型描述及其等价性 1.11 卡诺定理 卡诺定理：所有工作于两个一定温度之间的热机，以可逆热机 的效率为最高。 本节根据热力学第二定律证明卡诺定理。 （卡诺定理产生于热力学第二定律之前，但当时的证明方法错误。） 效率 证 明： 设有两个热机 和 , 它们的工作物质在各自的循环 中分别从高温热源吸取热量 和 ，在低温热源放出热量 和 ，对外做功 和 。 高温热源 低温热源 高温热源 低温热源 假设 为可逆机，则需证。</p><p>6、统计物理 （II） 复旦大学物理系 苏汝铿 第一章 热力学基础和玻尔兹曼统计法 1.1 热力学一些基本概念 热力学体系 孤立体系 绝热隔离体系 平衡态， 态参量 广延量 内含量 状态方程 可逆过程 1. t-t, 时间反演不变的过程 2. 准静态 + 无摩擦 3. 宏观自发过程是不可逆过程 1.2 热力学定律 第一定律：含热量的能量守恒定律内能 第二定律：过程自发进行方向性的定律 熵 克劳修斯等式和不等式： 熵增加原理 1.3 玻尔兹曼分布 统计物理的核心： n研究的是由近独立子系组成的体系 n用何种统计方法求出统计权重 n如何导出热力学量 空间 n代表点粒子。</p><p>7、热力学 统计物理 1、研究对象相同：宏观物质系统的热性质和热现象 2、研究方法不同： 热力学是以由大量实验总结出来 的几条定律为基础，应用严密的逻 辑推理和严格的数学推导来研究宏 观物质系统的热性质和热现象。 统计物理是从宏观物质是由大量 微观粒子构成这一事实出发，具体 考虑的物质的微观结构，通过求统 计平均来研究宏观物质系统的的热 性质和热现象。 热力学得到的结论较普遍 可靠， 统计物理可以求特殊 性， 相辅相成 有机统一 但难以求特殊性。 但可靠性依赖于 对具体物质微观结构 的了解和假设。 第一章 热力学的基本规律 1。</p><p>8、2019/4/25,第一章 化学热力学基础,1.1 热力学概论,1.2 基本概念,1.3 热力学第一定律,1.4 热化学,1.5 热力学第二定律,1.6 吉布斯函数和*亥姆霍兹函数,1.7 偏摩尔量和化学势,2019/4/25,1.1 热力学概论,热力学的研究对象,热力学的方法和局限性,2019/4/25,热力学的研究对象,研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及 其转换过程中所遵循的规律；,研究各种物理变化和化学变化过程中所发生的能量效应；,研究化学变化的方向和限度。,2019/4/25,热力学的方法和局限性,热力学方法,研究对象是大数量分子的集合体，研究宏观性质，所得结论具有统计意。</p><p>9、第一章 化学热力学基础,第一节 热力学第一定律,一、热力学基本概念 二、理想气体状态方程 三、热力学第一定律,第一节 热力学第一定律,1. 系统和环境 2. 状态和状态函数 3. 过程和途径,一、热力学基本概念,1. 系统和环境,系统（System）,在科学研究时必须先确定研究对象，把一部分物质与其余分开，这种分离可以是实际的，也可以是想象的。这种被划定的研究对象称为体系，亦称为物系或体系。,环境（surroundings）,系统以外并与系统又相互作用的部分称为环境。,系统和环境的关系：,1. 系统和环境,（1）敞开系统（open system） 系统与环境之。</p><p>10、物态方程 (Equation of state),一、定义：给出温度与状态参量间函数关系 二、获得方法: (1)实验测定 （2）用可测量（如 等） 通过热力学关系导出 （3）用统计物理理论导出,三、三种系数,1、体胀系数（等压膨胀系数） (Constant-pressure expansion coefficient) 2、压强系数（等体压强系数） (Constant-Volume pressure coefficient) 3、等温压缩系数KT (isothermal Compressibility) 三种系数间关系 练习1,应用（一）已知具体系统物态方程可以求解三种系数，用于了解物质的具体特性 课后练习1.1 （二）由实验测得三种系数，利用热力学关。</p><p>11、物理化学 第一章 热力学第一定律,天长地久 人法地 地法天 天法道 道法自然 老子：“ 道德经 ”,热力学第一定律,热力学第一定律,物质的内能、 热力学第一定律 物质的焓 理想气体 物质的热容 等温过程、等压过程、绝热过程 可逆过程、不可逆过程、准静过程 实际气体、焦汤效应 热化学,第一章 热力学第一定律（first law of thermodynamics）,物质的能量: 任何物质所包含的能量为: E = U+T+V E: 物质所含的全部能量,即总能量. T: 物质具有的宏观动能, 如: T=1/2mV2. V: 物质所具有的势能, 如重力势能等. U: 物质的内能,含粒子的平动能、转动。</p><p>12、3.热化学化学反应过程的U和H,一、化学反应热效应,影响热效应的因素有： （1）反应的本性； （3）反应物的存在形态； （2）反应的温度； （4）反应方程式的写法。,2. 热化学方程式 反应进度为1摩尔（=1mol）时的反应热效应 称为摩尔反应热效应，记为rHm、rUm。,要求：（1）完整的化学计量方程式；（2）注明 反应的温度和压强(或体积)，如： （3）注明反应体系中各物质的存在形态，包括 s，l，g，晶型等。注意上、下标！,3.恒压热效应与恒容热效应的关系,rH= rH+ H,rH= rU+p2V1p1V1,rH= rU+p1V2p2V1,rH= rU+ U+p1（V 2V1）,产物是理想气体或。</p>