物理化学 第一章解读
数值与物质的量成正比。系统分割成若干部分时,具有加和性。又称 广延性。如 V
② 强度性质:
数值与物质的量无关。系统分割成若干部分时, 不具有加和性。如 P
③ 相互关系:
两个广延性质的比值是一个强度性质。 例如 m / v =ρ 即广延性质加上“一个单位”限制转化为强度性质。
④ 系统性质的相关性:
纯物质单相系统中,三个性质就可确定状态。如理想 气体:P、V、T、n,PV=nRT 状态方程,第四个性 质与前三个相关。
②( )P (P1=P2= P环):
W
V2 V1
P环· dV
P环
V2 V1
dV
P环 (V2
V1)
P(V2
V1)
③( )T (T1=T2= T环):
A.自由膨胀(向真空膨胀):P环=0
W=0
B.一次膨胀:(在开始膨胀的瞬间,外压突然降到P2 并从恒温的热源吸热保持体系的温度不变)
P环= P2
第一章 热力学第一定律
基本要求:
系统、环境、状态、状态性质。热、功、热力学能(内能)、 热力学第一定律。
可逆过程、焓、热容、理想气体热力学过程、反应进度。 各种反应焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓、基尔霍夫定 律。
计划学时:6 作业:9、23、39、41、43 、45 、49 例题:1、2、3、8、9、10、11、12、13
①隔离系统: 既无物质交换,又无能量交换。 (又称孤立体系或隔绝体系)
②封闭体系:只有能量交换,没有物质交换。
③敞开系统:既有能量交换,又有物质交换。 例如:一杯热水,开盖,敞开系统;
加盖,封闭系统; 保温,隔离系统。
注意:若无特别说明,所研究的系统通常指封闭系统。
(4)系统性质
① 广延性(容量性质):
(2)对状态性质的影响:
仅当系统处于平衡状态时,各种状态性质才有唯一的值。
(3) 系统处于平衡状态应满足的条件:
① 热平衡。系统内部各处温度均相等。
② 力平衡。系统内部各处力均相等。
③ 相平衡。无论系统内部有几个相,要求各相组成均 匀,即各相内部不存在扩散现象。
④ 化学平衡。系统内部没有化学变化发生,组成不随 时间变化。
6、体积功的计算
(1)膨胀元功:
W Fdl P环·
A? dV A
P环· dV
讨论:① dV>0(ΔV>0),W为负值,系统对外作功。
② dV<0(ΔV<0),W为正值,系统受功。
(2)体积功:(各种限制条件下)
①( )V (dV= 0):
W P环· dV P环· 0 0
(W W 0)
故用δQ代替dQ。
(2)功:
① 定义:除热以外的其他形式的系统与环境交换的能量。 ② 符号:W ③ 正、负号:(系统)受功为“+”;对外作功为“﹣”。 ④ 性质:非状态性质,即途径函数,无全微分,
故用δW代替dW。 ⑤ 分类:
体积功(机械功、膨胀功):由于系统体积变化而与 环境交换的功。
非体积功(电功、表面功等):除体积功以外的其他 形式的功。
1、系统与环境
(1)系统(物系、体系):
热力学上被划定出来作为研究对象的那部分真实世界。 (即我们要研究的那部分物质或空间)
(2)环境(系统的环境或外部世界):
系统以外的与系统密切相关的那部分真实世界。
界面:系统与环境之间有一个分界面。此界面可以是
真实存在的,也可以是假象的。
(3)系统分类:(按系统与环境之间物质和能量的交换)
2、状态及状态性质
(1)状态:系统一切物理性质和化学性质的综合表现。
(物质的量n、T、P、ρ、分压、粘度、导热系数、 折光率等。)
所有性质一定时,状态一定;有一性质变化时,状态 变化。
(2)状态性质:
凡是由状态单值决定的性质都称状态性质。 如理想气体 V = ƒ ( T, P, n ) p = ƒ ( T, V, n ) 都为状态性质。
4、过程与途径
(1)过程:
系统由一个状态向另一个状态转化的经过。 唯一性
(2)途径:
实现某一过程的具体转化步骤(方式)。 可变性
例1 (状态一)
1mol O2 25℃,5atm
1mol O2 25℃,1atm 5atm
例2
青岛
1mol O2 100℃,1atm 飞机、火车、汽北车京
(状态二) 1mol O2 100℃,
⑥ 循环过程: 系统由始态经历一具体途径后又回到原始状态。此过
程全部状态函数的增量为零。∮dZ=0 环形积分为零。
5、热与功
(1)热:
① 定义:有温差(或相变)存在的条件下体系与环境交换的能量。(显热 潜热)
② 符号:Q ③ 正、负号:(系统)吸热为“+”;放热为“-”。 ④ 性质:非状态性质,即途径函数,无全微分,
特点:
①状态的单值函数。(状态一定,状态性质值一定;状态改变,状态性质值改 变。) ②状态改变时,状态性质的改变值仅取决于系统的始终态,而与变化的途径没有 关系。从数学上讲,具有全微分。
热力学中有许多状态性质,
对处ab理d热Z力学Z问a题b带来很∮大方dZ便。 0
3、平衡态
(1)定义:
把处于某状态下系统与其环境之间的一切联系均被 隔绝,他的状态仍能不随时间而变化,则该状态是 系统的平衡态。
物理化学系统:
化学热力学: 能量转化: 第一定律,经验型,变化的引起 方向限度: 第二定律,经验型,变化可能性,化学势 应用:化学平衡、多相平衡、电化学、 表面现象与分散系统。
化学动力学: 速度和机理(第九章 化学动力学基本原理)
物质结构:
从微观结构揭示物质变化规律。
§1.1 热力学基本概念及术语
(3)限定过程:
① 恒温过程: 体系始、终态温度不变,过程中不变或稍有波动。 一般地, T=T环=常数。
② 恒压过程: 系统始、终态压力不变,进行中不变或稍有波动。
一般地,P=P环=常数。
③ 恒容过程:系统始、终态体积不变。 ④ 绝热过程:
系统与环境之间无热量传递,但可以有功的交换。
⑤ 可逆过程: 无摩擦条件下进行的无限接近于平衡状态的理想过程。
WB P环dV P2(V2 V1)
C.二次膨胀:(外压先是P1,突然减少至
1 2
(
P1
P2
)
体积从V1膨胀至V,然后外压再突然减少至P2,
体V1)
P2 (V2
V )
反抗第一外压功
反抗第二外压功
试比较WC与WB的相对大小: (设一次膨胀也有一个中间过程,只是压力不变,