能量守恒定律
自然界的能量既不能创生
也不会消灭..自然界的能量既不能创生,,也不会消灭
在热机中,驱动机械运转做功,这一能量来自于从燃料中吸收的热量,
因此永动机是不能制造出来的。
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学体系的体现。
热力学系统热力学系统的内能的内能的内能U U (Internal Energy Internal Energy)) 一般包含如下能量:
一般包含如下能量:分子内:平动运动的能量
转动运动的能量
振动运动的能量
电子运动的能量;
核运动的能量;
分子间分子间: : : 分子间作用
分子间作用势能。
……
封闭体系与环境之间的能量交换形式只有热与功两种,故有:
∆U=Q + + W W
dU =δQ + δW
上式即为热力学第一定律的数学表达式。
其物理意义是:
自然界的能量是恒定的,若体系的内能发生了变化(∆U),变化量必定等于体系与环境之间能量交换量(Q、W)的总和。
习题
热力学第一定律对于孤立体系的数学形式是怎样的?热力学第一定律的公式对于生命体系成立么?为什么?
dU = δQ + δW = δQ + δW f -p 外dV
恒容、无有用功时
dU = δQ V ∆U =Q V
dU = δQ + δW f -p 外dV = δQ -pdV
d(U+pV)=δQ
恒压、无有用功时
定义: 焓(enthalpy )函数 H
H =U +pV dH = δQ p ∆H =Q p
热力学第一定律热力学第一定律------焓
焓
习题
某一化学反应若在恒温恒压下(298.15K)进行,放热40000J,若使该反应恒温恒压通过可逆电池来完成,则吸热4000J。
计算该反应的焓变;
物质的热容
•一、热容(heat capacity)
•热容的定义:将物体温度升高一度所需要的热量称为物质的热容。
•定义式:C=δQ/dT
•物质的热容随升温的条件不同而不同。
常见的有等容热容和等压热容两种。
•C V=(δQ/dT)V = (dU/dT)V∵∆U=Q V
•C p=(δQ/dT)p = (dH/dT)p ∵∆H=Q p
•在化学中,最常用的是等压热容。
•热容是物质的基本热力学性质
•与物质的分子结构,物态等等都有关系
•热容可以通过热力学数据表格获得,对一些理想体系,如理想气体、理想晶体,也可以通过统计热力学的理论计算去预测。
•理想气体的摩尔热容
总结如下::
常温下))总结如下
理想气体的摩尔热容((常温下
•单原子分子: C V,m=3/2R C p,m=5/2R
•双原子分子: C C V,m=5/2R C p,m=7/2R
•非线性多原子分子:C V,m=3R C p,m=4R
同种原子所组成的理想晶体, 如金、银、铜、铁、锡等金属物体, 其摩尔等容热容为:
•C V,m=3R。