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第一章热力学第一定律习题课,基本概念与公式例1例4例7例2例5例8例3例6例9,.,一、基本概念和公式,1、系统分类：密闭；开放；孤立系统2、状态函数性质：只决定于始终态，而与途径无关(通过设计),如：U=Q+W,.,任何纯物质单相密闭系统：U=f(T,V),H=f(T,p),若是理想气体：U=f(T),H=f(T),状态函数的微小改变量是个全微分,.,P外=常数,P外=pdpp,抗恒外压膨胀:W=-p外V；相变:W=-pV=-p(VgVl,s)-pVg=nRT；理想气体绝热膨胀:W=U=CV(T2T1),P外=0,自由膨胀:W=0；,W=U=CV(T2T1),3功：W=-p外dV,理想气体等温可逆膨胀pV=常数Q=-W=-pdV=-nRTln(V2/V1)理想气体绝热可逆膨胀pV=常数,.,过程特点理想气体实际气体,等温膨胀,绝热自由膨胀,绝热节流膨胀,H=0,U=0,T=0,即U0,即T0,Q0W=0,U=0,H=0,Q=0W=0,Q=0,U=0,H=W=0,U0,Q0,H=,.,(7)常温下氢气节流膨胀：(8)0，p冰熔化成水：(9)水蒸气通过蒸汽机做功后恢复原状：(10)在充满O2的绝热定容容器中，石墨剧烈燃烧，以反应器和其中所有物质为系统：,Q=0,H=0,U0,W0,Q0,H0,U0,W0,U=0,H=0,Q0,W0,.,例2在100，p下，1mol水定温蒸发为蒸气，假设蒸气为理想气体，因为这一过程中的温度不变，所以，U=0,Qp=CpdT=0这一结论对否？为什么？,答：错。因1）定温过程U=0，只适用于理想气体的简单状态变化。这是相变过程，不适用；2）Qp=CpdT=0，只适用于无相变，无化学变化的单纯变温过程，相变过程中：Qp=vapHm(气化热),.,例3某理想气体从始态1经下列三个途径到达终态2，求Q,W,U的表达式。已知CV,Cp为常数,1(p1,V1,T1),C(Tc),A,B,（1）1A2,2(p2,V2,T2),（3）1C2,（2）1B2,p,V,()T,r,()S,.,解：所有的过程始终态都相同，故,U=nCV,m(T2T1)(1)定容+定压：W=-p2(V2V1)Q=U-W=nCV,m(T2T1)+p2(V2V1)(2)定温可逆+定容：W=-nRT1ln(V2/V1)Q=U-W=nCV,m(T2T1)+nRT1ln(V2/V1)(3)绝热可逆+定容：W=nCV,m(TCT1)或Q=nCV,m(T2TC),.,例4在100，p下，1mol水(1)可逆蒸发，(2)向真空蒸发为蒸气，已知vapHm=40.7kJmol-1,假设蒸气为理想气体，液体水的体积可忽略不计，求Q,W,U,H。,解：(1)H=Qp=40.7kJW=-pV-pVg=-RT=-3.1kJU=Q+W=(40.7-
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