第二章熱力學第一定律面向21世紀課程教材2023/2/5第二章熱力學第一定律2.10可逆過程與可逆體積功2.11節流膨脹與焦耳-湯姆遜實驗2.0熱力學概論2.1熱力學的一些基本概念2.2熱力學第一定律2.3恒容熱、恒壓熱，焓2.4摩爾熱容2.5相變焓2.7化學反應焓2.8標準摩爾反應焓的計算2.10理想氣體絕熱可逆過程方程式

2023/2/52.0熱力學概論1.熱力學的研究對象2.熱力學的研究方法和局限性2023/2/5熱力學的研究對象熱功當量能量守恒定律:能量有各種不同的形式，可以相互轉變，但能量的總值不變。研究化學過程及其與化學密切相關的物理過程中的能量轉換關系和轉換過程中所遵循的規律※熱力學第一定律2023/2/5熱力學的研究對象

熱力學第二定律

熱力學第三定律解決變化的方向和限度※闡明規定熵的數值※2023/2/5熱力學的方法和局限性特定狀態函數狀態函數增量實際問題演繹推導計算熱力學基本定律化學熱力學研究的方法2023/2/5熱力學的方法和局限性熱力學方法的特點研究對象是大數量分子的集合體，研究宏觀性質，所得結論具有統計意義。只考慮變化前后的凈結果，不考慮物質的微觀結構和反應機理。能判斷變化能否發生以及進行到什么程度，但不考慮變化所需要的時間。2023/2/5熱力學的方法和局限性局限性不知道反應的機理、速率和微觀性質，只講可能性，不講現實性。2023/2/52.1基本概念及術語1.系統和環境系統（system）在科學研究中，把被劃定的研究對象稱為系統，亦稱為物系或體系.環境（surroundings）與系統密切相關、有相互作用或影響所能及的部分稱為環境.2023/2/5系統與環境（1）敞開系統（opensystem）

系統與環境之間既有物質交換，又有能量交換。2023/2/5系統和環境（2）封閉系統（closedsystem）

系統與環境之間無物質交換，但有能量交換。2023/2/5系統和環境（3）孤立系統（isolatedsystem）系統與環境之間既無物質交換，又無能量交換，故又稱為隔離系統。有時把封閉系統和系統影響所及的環境一起作為孤立系統來考慮。2023/2/5系統的宏觀性質用系統的一些宏觀可測量來描述系統的熱力學狀態，這些可測量稱為系統的宏觀性質。廣度性質廣度性質與系統的數量成正比，例如：強度性質強度性質與系統的數量無關，例如：2023/2/52.系統的宏觀性質2023/2/53.狀態與狀態函數改變量取決于系統的始、末態，與變化過程無關狀態函數：系統的宏觀性質，與系統的狀態之間存在單值對應關系狀態函數性質是系統平衡狀態的單值函數狀態：系統一切性質的總和2023/2/5狀態函數在數學上②

③若X=f(x、y、z)則

④

若X=f(y、z)則

①

2023/2/54.熱力學平衡態熱平衡※力學平衡※相平衡各相的組成和數量不隨時間而變※化學平衡宏觀上反應物和生成物的量不隨時間而變※2023/2/5思考題100℃2023/2/55.過程和途徑從始態到終態的具體步驟稱為途徑。在一定的環境條件下，系統發生了一個從始態到終態的變化，稱為系統發生了一個熱力學過程。(process)過程※途徑(path)※2023/2/55.過程和途徑（1）等溫過程☆（2）等壓過程

☆（3）等容過程☆（4）絕熱過程☆（5）環狀過程

ΔX=0☆2023/2/56.熱和功功：W∕J熱：Q∕J由于溫差在系統與環境間產生的能量傳遞在微小過程中的改變量為δQ性質能量傳遞的一種形式，非狀態函數，其值與過程有關系統吸熱為正；放熱為負。功＝廣義力×廣義位移電功＝外加電勢差×所通過電量表面功＝表面張力×面積改變量能量傳遞的一種形式，非狀態函數，其值與過程有關系統做功為負；得功為正。在微小過程中的改變量為δW性質2023/2/5熱和功的本質

從微觀角度來說，功是大量質點以有序運動而傳遞的能量，熱是大量質點以無序運動方式而傳遞的能量。熱和功的單位都是能量單位J（焦耳）熱的種類蒸發熱凝聚熱溶解熱稀釋熱反應熱升華熱相變熱6.熱和功功的種類膨脹功非膨脹功電功表面功,2023/2/57.熱力學能熱力學能：U∕J、kJ熱力學能，系統內所有粒子除整體勢、動能外全部能量的總和。（1）是狀態函數，它的變化值決定于始態和終態，與變化途徑無關。（2）其絕對值不可測量，只能計算它的變化值。（3）是系統的廣度性質，而摩爾熱力學能是強度性質（4）熱力學能在數學上具有全微分的性質2023/2/5思考題1.判斷下列說法是否正確（1）狀態給定后，狀態函數就有一定的值，反之亦然；（2）狀態函數