物化课件第一定律 1-2

1、（1）.一次恒外压压缩 ,1112()eWp VV 在外压为 下，一次从 压缩到 ，环境对体系所作的功（即体系得到的功）为：1p2V1V压缩过程将体积从 压缩到 ，有如下三种途径：1V2V功与过程： 1.4 功与可逆过程（2）.多次恒外压压缩 第一步：用 的压力将体系从 压缩到 ； 2VpV 第二步：用 的压力将体系从 压缩到 ； VpV 第三步：用 的压力将体系从 压缩到 。1p1VV,12() eWp VV 整个过程所作的功为三步加和。11()p VV ()p VV1.4 功与可逆过程12,3dVeiVWp V （3）.可逆压缩 如果将蒸发掉的水气慢慢在杯中凝聚，使压力缓慢增加，恢复到原状

2、，所作的功为：可逆压缩环境对体系所作的功与可逆膨胀体系对环境所作的功恰好相等。只是符号相反21lnVnRTV1.4 功与可逆过程 从以上的膨胀与压缩过程看出，功与变化的途径有关。虽然始终态相同，但途径不同，所作的功也大不相同。显然，可逆膨胀，体系对环境作最大功；可逆压缩，环境对体系作最小功。功与过程小结： 1.4 功与可逆过程 在过程进行的每一个瞬间，体系都接近平衡态，整个过程可以看成是由一系列极接近平衡的状态所组成，这种过程就叫做准静态过程。 准静态过程是一种理想的情况，上例无限多次膨胀与压缩过程可近似看作为准静态过程。2.准静态过程1.4 功与可逆过程3.可逆过程 无限多次膨胀是不是可逆过

3、程？ 某一过程进行之后，若按原过程的反方向进行，在体系恢复原状的同时，环境也能复原而未留有任何永久性的变化。这种过程就叫可逆过程。系统由P1V1 P2V2 系统对环境作功 W nRT ln12VV系统从环境吸热为 Q1.4 功与可逆过程体系由 P2V2 P1V1 沿原过程反方向压缩 环境对体系作功：12VVW nRT ln系统向环境放热为 Q1.4 功与可逆过程根据热力学第一定律：U QW整个循环过程： WWW0又因体系回到原态， U 0所以循环过程：Q0 QQ 这个过程在系统复原的同时，环境也恢复到原态，在环境中也没留有永久性变化，所以该过程为可逆过程。1.4 功与可逆过程(1).可逆过程是

4、以无限小的变化进行的，整个过程是由一系列非常接近平衡的状态所组成。(2).在反向过程中，用同样的手续，按着原过程的逆过程进行，可以使系统和环境都恢复到原来的状态。(3).可逆过程推动力与阻力只相差无限小，变化的时间需要无限长。(4).恒温可逆过程中，系统对环境作最大功，而环境对系统作最小功。可逆过程的特点：1.4 功与可逆过程4.可逆相变过程的体积功 可逆相变是指相变点时的相变 相变过程均为等压过程 WpV （上式为可逆相变体积功的公式，它适用于气液平衡、气固平衡、固液平衡、固1固2平衡）。 如： 水 气 1000C 1.01325105Pa 水 冰 00C 1.01325105Pa Wpe

5、dV Wp dV可逆相变系统的压力和外压相等。1.4 功与可逆过程例2 在标准压力下，将1mol液态水在1000C下进行蒸发，试计算此过程的体积功。（1）已知在1000C 标准压力下，水蒸汽的比体积为1667cm3g1，水的比体积为1.043 cm3g1；（2）假设水的比体积可忽略，蒸汽作为理想气体，比较两者所得结果。说明（2）的省略是否合理。W=pVnRT1mol H2O(l)1000C P1mol H2O(g)100 0C P解：（1） WpVp（V gV l） 1.01325105（16771.043）106 18 3.057103 J（2） WnRT18.314373.23.10310

6、3J气液平衡：1.4 功与可逆过程5.化学反应的体积功例3 在标准压力下，25，1摩尔C2H5OH 完全燃烧时所作的功是多少？设体系中的气体服从理想气体的行为。解： 燃烧反应 C2H5OH（l）3O2（g）2CO2（g）3H2O（l） 等压过程 Wp（V2V1）（pV2pV1）（n2RTn1RT） W(23)RT =8.3142982479JWngRT化学反应体积功的计算公式1.4 功与可逆过程 1.5焓H是一个新的状态函数，把它叫做焓。上式为焓的定义式，该式没有任何限制条件，在任何情况下都成立。根据热力学第一定律dUQWedUQp dV若系统在变化中只作体积功，则0W 12epppp对于等压

7、过程pdUQdpV则()pQdUdpVd UpVHUpV令：将H代入上式得：讨论(1) 焓是系统的状态函数，广度性质，具有能量的 量纲。 (2) 焓没有明确的物理意义（导出函数），无法测 定其绝对值。 1.5焓条件：等压，无其他功。pQdH对于有限的变化：pQH (3)条件：等压无其他功pQH 焓虽然具有能量的单位，但它不是能量。为什么要定义焓？ 为了使用方便，因为在等压、不作非膨胀功的条件下，焓变等于等压热效应 。 容易测定，从而可求出焓变和其它热力学函数的变化值。pQpQ 1.5焓VedUQp dV等容无其他功的过程0dV 因为：VdUQ有限变化：等容无其他功条件VUQ21QCTT 平均热

8、容：若温度变化范围很小，则：单位：J.KQCdT 热容： 对于组成不变的均相封闭系统，不考虑非膨胀功，设体系吸热Q，温度从T1 升高到T2,则： 1.6热 容比热容：规定物质的量为1或kg的热容。它的单位是J. K1. kg-1。摩尔热容：规定物质的量为1摩尔的热容，就称为摩尔热容，单位是J.K-1.mol-1，并且用 Cm 来表示。等压热容：PPPTHdTQC)(等容热容：VVVTUdTQC)(热容与温度的关系有以下来个经验关系：式中的、均为常数。 1.6热 容2,P mCabTcT2,P mCabTcT21,TPP mTHQnCdT21,TVV mTUQnCdT统计力学可以证明，在常温下理

9、想气体的热容值为：单原子分子：,32V mCR,52P mCR双原子分子（或线型分子）：,52V mCR,72P mCR多原子分子（或非线性分子）：,3V mCR,4V mCR 1.7 第一定律对理想气体的应用例例4 4 恒定压力下，2mol 50的液态水变成150的水蒸气，求这一过程的热。已知：水和水蒸汽的平均定压摩尔热容分别为75.31及33.47J.K1.mol1，水在100及标准压力下蒸发为水蒸气的摩尔汽化热为： Hm40.67 kJ.K1.mol1。解2mol 50 H2O（l）2mol 150 H2O（g）2mol 100 H2O（l）2mol 100 H2O（g）Qp,1Qp,2Qp,3Qp1,1,bTpp mTQnCdT,1()p mbnCTT2 75.31(373323