熱力學(xué)第一定律總結(jié)

1、熱一定律總結(jié)通用公式U = Q + W絕熱： Q = 0 ， U = W恒容( W=0) ：W = 0，U = QV恒壓( W=0) ：W=- pV=- ( pV) ， U = Q-(pV) ? H = Qp 恒容 +絕熱 ( W=0) ：U = 0 恒壓 +絕熱 ( W=0) ：H = 0焓的定義式： H = U + pV ? H = U + (pV) 典型例題 ：思考題第 3 題，第 4 題。理想氣體的單純 pVT變化恒溫： U = H = 0變溫： U = n CV, mdT 或 U = nCV, m( T2- T1)T1H = n T2 Cp, mdT 或 H = nCp, m( T2

2、- T1)如恒容， U = Q，否則不一定相等。如恒壓， H = Q，否則不一定相等。Cp,CV, m = R雙原子理想氣體： Cp, m = 7R/2, CV, m = 5 R/2單原子理想氣體： Cp, m = 5R/2, CV, m = 3 R/2 典型例題： 思考題第 2,3,4 題書(shū)、三、凝聚態(tài)物質(zhì)的 U和 H只和溫度有關(guān) U H = T1n Cp, mdT或 U H = nCp, 典型例題 ：書(shū)四、可逆相變(一定溫度 T和對(duì)應(yīng)的 p 下的相變，是恒壓過(guò)程)H = Qp = n HmU H nRT( n：氣體摩爾數(shù)的變化量。如凝聚態(tài)物質(zhì)之間相變，如熔化、凝固、轉(zhuǎn)晶 等，則 n = 0

3、 ， U H。H1H1和+ Hm( T0) + H3H3均僅為溫度的函數(shù)，可以直接用 Cp,mkPa 及其對(duì)應(yīng)溫度下的相變可以查表。 其它溫度下的相變要設(shè)計(jì)狀態(tài)函數(shù) 相，溫度 T，壓力 p 相，溫度 T，壓力 pH1H3 相，溫度 T0 ， 壓力 kPa Hm( T0) 可逆相變 相，溫度 T0， 壓力 kPa Hm(T) = 不管是理想氣體或凝聚態(tài)物質(zhì)， 計(jì)算。H = n Cp, mdT H = nCp, m( T2- T1) a f Hm(A)典型例題： 作業(yè)題第 3 題 五、化學(xué)反應(yīng)焓的計(jì)算K:rHm? = bfHm?(B)rHm? = cH?(反) cH?(生) = acHm?(A)

4、+ bcHm?(B) ycHm?(Y) ?zcHm?(Z)其他溫度：狀態(tài)函數(shù)法反應(yīng)物 aA + bB ( 溫度 T) rHm( T)生成物yY + zZ( 溫度 T)H1H3反應(yīng)物aA + bBK) rHmK)生成物yY + zZK)U和 H的關(guān)系： U = H nRT ( n：氣體摩爾數(shù)的變化典型例題： 思考題第 2 題典型例題： 見(jiàn)本總結(jié)“十、狀態(tài)函數(shù)法。典型例題第 3 題”六、體積功的計(jì)算通式： W = - pamb dV恒外壓： W = - pamb ( V2- V1)恒溫可逆 (可逆說(shuō)明 pamb = p)：W = nRTln( p2/ p1) = - nRTln( V2/ V1)

5、絕熱可逆： pV = 常數(shù)( = Cp, m/CV, m)。利用此式求出末態(tài)溫度T2，則 W =U = nCV, m(T2 T1)或：W = (p2V2 p1V1)/(1)典型例題： 書(shū)，作業(yè)第 1 題七、p-V圖恒容過(guò)程恒壓過(guò)程斜率大?。航^熱可逆線(xiàn) 恒溫線(xiàn) 典型例題：如圖， AB 和 AC均為理想氣體變化過(guò)程，若 B、 C 在同一條絕熱線(xiàn)上，那么 ?UAB與?UAC的關(guān)系是：(A) ? ?U AB ?U AC；? ? ?(B) ?U AB ?UAC ；(C)? ?U AB = ?U AC；? ? ?(D) 無(wú)法比較兩者大小。p，可逆時(shí) pamb取八、可逆過(guò)程 可逆膨脹，系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做最大功(因

6、為膨脹意味著 pamb 到最大值 p)；可逆壓縮，環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做最小功。典型例題：1 mol 理想氣體等溫 (313 K) 膨脹過(guò)程中從熱源吸熱 600 J ，所做的功僅是變到 相同終態(tài)時(shí)最大功的 1/10 ，則氣體膨脹至終態(tài)時(shí)，體積是原來(lái)的 _倍。九、求火焰最高溫度： Qp = 0, H = 0求爆炸最高溫度、最高壓力： QV = 0, W = 0 ? U = 0 典型例題： 見(jiàn)本總結(jié)“十、狀態(tài)函數(shù)法。典型例題第 3 題”十、狀態(tài)函數(shù)法(重要！ ) 設(shè)計(jì)途徑計(jì)算系統(tǒng)由始態(tài)到終態(tài)，狀態(tài)函數(shù)的變化量。典型例題：1、將及 的水汽 100 dm3，可逆恒溫壓縮到 10 dm3，試計(jì)算此過(guò)程的 W,Q和

7、 U。2、1mol 理想氣體由 2atm、 10L 時(shí)恒容升溫，使壓力到 20 atm 。再恒壓壓縮至體 積為 1L。求整個(gè)過(guò)程的 W、Q、 U和 H。3、298K時(shí)， 1 mol H 2(g) 在 10 mol O2(g) 中燃燒H2(g) + 10O 2(g) = H 2O(g) + (g)?已知水蒸氣的生成熱r Hm?(H2O, g) = kJ mol -1, Cp,m(H2) = Cp,m(O2) =J-1 -1K-1mol-1, Cp,m(H2O) = J-1 -1 K mol .a)求 298 K 時(shí)燃燒反應(yīng)的 cUm；b)求 498 K 時(shí)燃燒反應(yīng)的 cHm；c)若反應(yīng)起始溫度為

8、 298K ，求在一個(gè)密封氧彈中絕熱爆炸的最高溫度。十、了解節(jié)流膨脹的過(guò)程并了解節(jié)流膨脹是 絕熱、恒焓 過(guò)程 典型例題 ：1、理想氣體經(jīng)過(guò)節(jié)流膨脹后 ,熱力學(xué)能 (升高,降低,不變 )2、非理想氣體的節(jié)流膨脹過(guò)程中，下列哪一種描述是正確的：(A) Q = 0 ，?H = 0 ，?p 0 ；(B) Q = 0 ，?H 0 ，?p 0 ，?H = 0 ，?p 0 ；(D) Q 0 ，?H = 0 ，?p 0 。十一、其他重要概念 如系統(tǒng)與環(huán)境，狀態(tài)函數(shù)，平衡態(tài)， 生成焓，燃燒焓， 可逆過(guò)程等，無(wú)法 一列舉典型例題 ：1、書(shū)2、體系內(nèi)熱力學(xué)能變化為零的過(guò)程有：(A) 等溫等壓下的可逆相變過(guò)程(B)

9、理想氣體的絕熱膨脹過(guò)程(C) 不同理想氣體在等溫等壓下的混合過(guò)程(D) 恒容絕熱體系的任何過(guò)程十二、本章重要英語(yǔ)單詞equilibrium 平衡態(tài) 開(kāi)放/ 封閉/隔離系統(tǒng)energy 能量 體積功/ 非體積功vacuum 真空熱力學(xué)/ 內(nèi)能system 系統(tǒng) surroundings 環(huán)境 state function 狀態(tài)函數(shù) open/closed/isolated system work 功 heat 熱 expansion/non-expansion work free expansion 自由膨脹thermodynamic energy/internal energy perpetu

10、al motion machine 永動(dòng)機(jī)The First Law of Thermodynamics 熱力學(xué)第一定律 heat supplied at constant volume/pressure恒容熱 / 恒壓熱放熱的 / 吸熱adiabatic 絕熱的 diathermic 導(dǎo)熱的 exothermic/endothermic的isothermal 等溫的 isobaric 等壓的heat capacity 熱容heat capacity at constant volume/pressure定容熱容 / 定壓熱容enthalpy 焓condensed matter 凝聚態(tài)物質(zhì)phase change 相變 sublimation 升華 vaporization 蒸發(fā) fusion 熔化 reaction/format