第1節(jié) 熱力學基本概念

1、精選pptPhysical Chemistry精選ppt熱力學基本概念熱力學基本概念 一熱力學第一定律熱力學第一定律 二氣體系統(tǒng)中的應用氣體系統(tǒng)中的應用三 化學反應系統(tǒng)中的應用化學反應系統(tǒng)中的應用四第第 1 章章 熱力學基本定律熱力學基本定律前言前言精選ppt前言前言熱力學概論熱力學概論 熱力學熱力學(thermodynamics)起源于起源于1824年年Carnot（卡諾）對熱機效率的研究，當時的（卡諾）對熱機效率的研究，當時的熱力學僅研究熱與機械功之間的相互轉(zhuǎn)化。熱力學僅研究熱與機械功之間的相互轉(zhuǎn)化。直到直到19世紀末，熱力學發(fā)展成研究熱與其它形世紀末，熱力學發(fā)展成研究熱與其它形式能量相互

2、轉(zhuǎn)化所遵循規(guī)律的一門學科式能量相互轉(zhuǎn)化所遵循規(guī)律的一門學科。熱力學的理論基礎(chǔ)主要是兩個基本定律：熱力學的理論基礎(chǔ)主要是兩個基本定律：熱力學第一定律熱力學第一定律，即能量守恒與轉(zhuǎn)化定律，研究，即能量守恒與轉(zhuǎn)化定律，研究熱與其它形式能量間相互轉(zhuǎn)化的守恒關(guān)系；熱與其它形式能量間相互轉(zhuǎn)化的守恒關(guān)系；熱力學第二定律熱力學第二定律, , 是熱與其它形式能量相互轉(zhuǎn)化是熱與其它形式能量相互轉(zhuǎn)化的方向和限度的規(guī)律。的方向和限度的規(guī)律。精選ppt前言前言熱力學方法熱力學方法 熱力學采用熱力學采用宏觀宏觀的研究方法：依據(jù)系統(tǒng)的初始、終的研究方法：依據(jù)系統(tǒng)的初始、終了狀態(tài)及過程進行的外部條件（均是可以測量的宏觀物了狀

3、態(tài)及過程進行的外部條件（均是可以測量的宏觀物理量理量) )對系統(tǒng)的變化規(guī)律進行研究。它不涉及物質(zhì)的微觀對系統(tǒng)的變化規(guī)律進行研究。它不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和過程進行的機理。結(jié)構(gòu)和過程進行的機理。 熱力學的這一特點就決定了它的熱力學的這一特點就決定了它的優(yōu)點優(yōu)點: :根據(jù)始終態(tài)根據(jù)始終態(tài)的性質(zhì)而得到的結(jié)論絕對可靠；不考慮變化中的細節(jié)；的性質(zhì)而得到的結(jié)論絕對可靠；不考慮變化中的細節(jié)；不考慮物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)因素；不考慮時間因素；不考慮不考慮物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)因素；不考慮時間因素；不考慮粒子的個別行為。粒子的個別行為。 局限性局限性: :熱力學只能告訴人們系統(tǒng)在一定條件下的變熱力學只能告訴人們系統(tǒng)在一定條件下的

4、變化具有什么樣的規(guī)律，但不能對熱力學規(guī)律作出微觀說化具有什么樣的規(guī)律，但不能對熱力學規(guī)律作出微觀說明明, ,不能回答為什么具有這樣的規(guī)律。不能回答為什么具有這樣的規(guī)律。精選ppt前言前言化學熱力學化學熱力學 熱力學的基本原理在化學現(xiàn)象以及和化學現(xiàn)象有關(guān)的熱力學的基本原理在化學現(xiàn)象以及和化學現(xiàn)象有關(guān)的物理現(xiàn)象中的應用稱為化學熱力學?；瘜W熱力學主要解物理現(xiàn)象中的應用稱為化學熱力學?；瘜W熱力學主要解決三個問題：決三個問題：（1）利用熱力學第一定律解決熱力學系統(tǒng)變化過程中的）利用熱力學第一定律解決熱力學系統(tǒng)變化過程中的能量計算問題。重點解決化學反應熱效應的計算問題。能量計算問題。重點解決化學反應熱效應

5、的計算問題。（2）利用熱力學第二定律解決系統(tǒng)變化過程的可能性）利用熱力學第二定律解決系統(tǒng)變化過程的可能性問題，即過程的性質(zhì)問題。重點解決化學反應變化自問題，即過程的性質(zhì)問題。重點解決化學反應變化自發(fā)方向和限度的問題。發(fā)方向和限度的問題。（3）利用熱力學基本原理研究熱力學平衡系統(tǒng)的熱力）利用熱力學基本原理研究熱力學平衡系統(tǒng)的熱力學性質(zhì)以及各種性質(zhì)間相互關(guān)系的一般規(guī)律。學性質(zhì)以及各種性質(zhì)間相互關(guān)系的一般規(guī)律。精選ppta. 熔爐煉鐵：熔爐煉鐵：Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2 前言前言應用事例應用事例 精選ppt過程與途徑過程與途徑4系統(tǒng)系統(tǒng)1系統(tǒng)的狀態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)和性質(zhì)和性質(zhì)2狀態(tài)函數(shù)

6、狀態(tài)函數(shù)3熱與功熱與功5體積體積功功的計算的計算6第第 1 節(jié)節(jié) 熱力學基本概念熱力學基本概念 精選ppt 1.1 系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)（系統(tǒng)（System） 在科學研究時必須先確定在科學研究時必須先確定研究對象，把一部分物質(zhì)與研究對象，把一部分物質(zhì)與其余分開，這種分離可以是其余分開，這種分離可以是實際的，也可以是想象的。實際的，也可以是想象的。這種這種被劃定的研究對象稱為被劃定的研究對象稱為系統(tǒng)系統(tǒng)，亦稱為，亦稱為物系或體系物系或體系。環(huán)境（環(huán)境（surroundings） 與系統(tǒng)密切相關(guān)、有相與系統(tǒng)密切相關(guān)、有相互作用或影響所能及的部互作用或影響所能及的部分稱為環(huán)境。分稱為環(huán)境。系統(tǒng)系統(tǒng)環(huán)境環(huán)境

7、1 系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)與環(huán)境精選pptb) 這這種種界界面面可可以以是是真真實實的的，也也可可以以是是虛虛構(gòu)構(gòu)的的 系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)與環(huán)境精選ppt系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)與環(huán)境精選pptCH3OH（g + l）系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)與環(huán)境精選ppt 1.1 系統(tǒng)系統(tǒng) 根據(jù)系統(tǒng)與環(huán)境根據(jù)系統(tǒng)與環(huán)境 之間的關(guān)系，把之間的關(guān)系，把 系統(tǒng)分為三類：系統(tǒng)分為三類：（1 1）敞開系）敞開系統(tǒng)統(tǒng)（open system） 系統(tǒng)與環(huán)境之間系統(tǒng)與環(huán)境之間 既有物質(zhì)交換既有物質(zhì)交換， 又有能量交換又有能量交換。 2 2 系統(tǒng)分類系統(tǒng)分類精選ppt 2 2 系統(tǒng)分類系統(tǒng)分類（2）封閉系統(tǒng)）封閉系統(tǒng)（closed system）系統(tǒng)與環(huán)境

8、之間系統(tǒng)與環(huán)境之間無物質(zhì)交換無物質(zhì)交換，但，但有能量交換有能量交換。 1.1 系統(tǒng)系統(tǒng)精選ppt（3）隔離系統(tǒng)）隔離系統(tǒng)（isolated system）系統(tǒng)與環(huán)境之間系統(tǒng)與環(huán)境之間既無物質(zhì)交換既無物質(zhì)交換，又無能量交換又無能量交換，又稱為又稱為孤立系統(tǒng)孤立系統(tǒng)。有時把封閉系統(tǒng)和系統(tǒng)有時把封閉系統(tǒng)和系統(tǒng)影響所及的環(huán)境一起作影響所及的環(huán)境一起作為孤立系統(tǒng)來考慮為孤立系統(tǒng)來考慮。 2 系統(tǒng)分類系統(tǒng)分類 1.1 系統(tǒng)系統(tǒng)精選ppt 系統(tǒng)中物理性質(zhì)和化學性質(zhì)完全均勻（指在分子水平上均勻混合的狀態(tài)）的部分稱為相(phase)。 相與聚集態(tài)是不同的概念，固態(tài)可以是不同的相， 石墨與金剛石都是固態(tài)碳，但它們

9、是不同的相。 根據(jù)系統(tǒng)中包含相的 數(shù)目將系統(tǒng)分為： 單相系統(tǒng)（均相系統(tǒng)） 多相系統(tǒng)（非均相系統(tǒng)）。 3 相與聚集態(tài)相與聚集態(tài) 1.1 系統(tǒng)系統(tǒng)精選ppt 1.2 系統(tǒng)系統(tǒng)的的狀態(tài)和性質(zhì)狀態(tài)和性質(zhì)1 定義定義狀態(tài)狀態(tài)：某一瞬間系統(tǒng)所呈現(xiàn)的宏觀狀況，：某一瞬間系統(tǒng)所呈現(xiàn)的宏觀狀況，是系統(tǒng)一系列性質(zhì)的綜合表現(xiàn)是系統(tǒng)一系列性質(zhì)的綜合表現(xiàn) 性質(zhì)性質(zhì)：描述狀態(tài)的：描述狀態(tài)的宏觀物理量宏觀物理量 幾何：體積、面積；幾何：體積、面積；力學：壓力、表面張力、密度；力學：壓力、表面張力、密度； 電磁：電流、磁場強度；電磁：電流、磁場強度；化學：物質(zhì)的量、物質(zhì)的量分數(shù)；化學：物質(zhì)的量、物質(zhì)的量分數(shù)；熱力學：溫度、熵

10、、熱力學能、焓熱力學：溫度、熵、熱力學能、焓 精選ppt 1.2 系統(tǒng)系統(tǒng)的的狀態(tài)和性質(zhì)狀態(tài)和性質(zhì)2 特點特點 狀態(tài)一定，系統(tǒng)所有的性質(zhì)都是確定狀態(tài)一定，系統(tǒng)所有的性質(zhì)都是確定 的的 描狀態(tài)改變了，不一定所有性質(zhì)都改變，但性描狀態(tài)改變了，不一定所有性質(zhì)都改變，但性質(zhì)改變了，狀態(tài)一定改變。質(zhì)改變了，狀態(tài)一定改變。例：理氣的等溫過程例：理氣的等溫過程（P1，V1）（P2，V2）狀態(tài)改變了，狀態(tài)改變了，T不變。不變。性質(zhì)性質(zhì)又稱又稱狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)或或狀態(tài)變量狀態(tài)變量精選ppt 3 系統(tǒng)的性質(zhì)分類系統(tǒng)的性質(zhì)分類 容量性質(zhì)（或廣度性質(zhì)，）：容量性質(zhì)（或廣度性質(zhì)，）： 容量性質(zhì)的數(shù)值與系統(tǒng)中物質(zhì)的數(shù)量成

11、正比，容量性質(zhì)的數(shù)值與系統(tǒng)中物質(zhì)的數(shù)量成正比，具有加和性，如：具有加和性，如：m，n，V，U強度性質(zhì)：強度性質(zhì)： 強度性質(zhì)的數(shù)值與系統(tǒng)中物質(zhì)的數(shù)量無關(guān)，不強度性質(zhì)的數(shù)值與系統(tǒng)中物質(zhì)的數(shù)量無關(guān)，不具有加和性。如：具有加和性。如：T, P, , E二者的關(guān)系：二者的關(guān)系：每單位廣度性質(zhì)即強度性質(zhì)每單位廣度性質(zhì)即強度性質(zhì) mVnV如：如：m,ppCnC 1.2 系統(tǒng)系統(tǒng)的的狀態(tài)和性質(zhì)狀態(tài)和性質(zhì)精選ppt 當系統(tǒng)的性質(zhì)不隨時間而改變，則系統(tǒng)就處于熱力學平衡態(tài)，它包括下列幾個平衡：熱平衡熱平衡（系統(tǒng)內(nèi)如果不存在絕熱壁，則各處溫度相等）（系統(tǒng)內(nèi)如果不存在絕熱壁，則各處溫度相等）力學平衡力學平衡（系統(tǒng)內(nèi)如果

12、不存在剛性壁，各處壓力相等）（系統(tǒng)內(nèi)如果不存在剛性壁，各處壓力相等）相平衡相平衡 （多相共存時，各相的組成和數(shù)量不隨時間而改變）（多相共存時，各相的組成和數(shù)量不隨時間而改變）化學平衡化學平衡（反應體系中各物的數(shù)量不再隨時間而改變。）（反應體系中各物的數(shù)量不再隨時間而改變。）總之處于平衡態(tài)的系統(tǒng)中不存在宏觀量的流?？傊幱谄胶鈶B(tài)的系統(tǒng)中不存在宏觀量的流。 4 熱力學平衡態(tài)熱力學平衡態(tài) (equilibrium state) 1.2 系統(tǒng)系統(tǒng)的的狀態(tài)和性質(zhì)狀態(tài)和性質(zhì)精選ppt 我們把這種非平衡態(tài)中，雖然有宏觀量的流，但系統(tǒng)中各點的宏觀性質(zhì)不隨時間變化的狀態(tài)叫做穩(wěn)態(tài)或定態(tài)定態(tài)。 5 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài) (st

13、eady state) 或定態(tài)或定態(tài) 1.2 系統(tǒng)系統(tǒng)的的狀態(tài)和性質(zhì)狀態(tài)和性質(zhì)精選ppt 1.3 狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù) (state function) 對于沒有化學反應的單相純物質(zhì)封閉系統(tǒng)，要規(guī)定其狀態(tài)需三個獨立性質(zhì)(二個強度性質(zhì)、一個容量性質(zhì))，這時系統(tǒng)的任一狀態(tài)函數(shù)(Z )可表示為這三個變量的函數(shù)，即， Z = f (T，p，n) 對于封閉系統(tǒng)，在狀態(tài)變化時由于物質(zhì)的量對于封閉系統(tǒng)，在狀態(tài)變化時由于物質(zhì)的量保持不變，函數(shù)可以簡化成保持不變，函數(shù)可以簡化成 Z = f (T，p )系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)之間的定量關(guān)系式稱為狀態(tài)方程。系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)之間的定量關(guān)系式稱為狀態(tài)方程。 例如，理想氣體的狀態(tài)方程可表

14、示為：例如，理想氣體的狀態(tài)方程可表示為： pV = nRT 性質(zhì)又稱狀態(tài)變量或狀態(tài)函數(shù)性質(zhì)又稱狀態(tài)變量或狀態(tài)函數(shù)精選pptZ=Z（x，y）dYYZdXXZdZXY)()(V（T，P）dPPVdTTVdVTP)()( P（T，V）dVVPdTTPdPTV)()(狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)Z具有全微分的性質(zhì)具有全微分的性質(zhì) 1.3 狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù) (state function)精選ppt積分積分= 0 21dZ Zd狀態(tài)狀態(tài)1 (Z1，T1，p1) -狀態(tài)狀態(tài)2 (Z2，T2，p2) ：Z = Z2 - Z1 = 狀態(tài)函數(shù)的改變值只取決于系統(tǒng)的初、終態(tài)狀態(tài)函數(shù)的改變值只取決于系統(tǒng)的初、終態(tài)而與變化所經(jīng)歷

15、的細節(jié)無關(guān)。而與變化所經(jīng)歷的細節(jié)無關(guān)。 1.3 狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù) (state function)精選ppt狀態(tài)函數(shù)的特點狀態(tài)函數(shù)的特點 a) 其變化值只與系統(tǒng)的始終態(tài)有關(guān)，其變化值只與系統(tǒng)的始終態(tài)有關(guān)，而與變化的途徑無關(guān)而與變化的途徑無關(guān)b) 是單值函數(shù)，連續(xù)的，可微分的是單值函數(shù)，連續(xù)的，可微分的 c) 具有全微分性具有全微分性 1.3 狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù) (state function)精選ppt 1.4 過程過程(process)與途徑與途徑(path)途徑：完成這個過程的具體步驟或方式途徑：完成這個過程的具體步驟或方式過程：系統(tǒng)發(fā)生始態(tài)到終態(tài)的變化稱為過程過程：系統(tǒng)發(fā)生始態(tài)到終態(tài)的變化

16、稱為過程 1 定義：定義： 精選ppt2 各種過程各種過程循環(huán)過程(cyclic process):初態(tài)與終態(tài)是同一狀態(tài)的過程 1.4 過程與途徑過程與途徑等溫過程(isothermal process):初、終態(tài)溫度相同且等于環(huán)境溫度的過程絕熱過程(adiabatic process):系統(tǒng)與環(huán)境間不存在熱量傳遞的過程等壓過程(isobaric process):初態(tài)壓力、終態(tài)壓力與環(huán)境壓力都相同的過程等容過程(isochoric process):系統(tǒng)體積不變的過程精選ppt2 各種過程各種過程絕熱過程絕熱過程絕熱等壓絕熱等壓等溫過程等溫過程等溫等壓等溫等壓等壓過程等壓過程恒外壓過程恒外壓

17、過程等容過程等容過程絕熱等容絕熱等容 1.4 過程與途徑過程與途徑精選ppt 當系統(tǒng)在狀態(tài)變化過程中的每一時刻都處于平衡態(tài)時，這種過程叫做準靜態(tài)過程。例如 氣缸內(nèi)氣體的膨脹過程，當氣缸內(nèi)氣體的膨脹過程，當活塞非常緩慢地外移，以致氣體活塞非常緩慢地外移，以致氣體由一個平衡狀態(tài)變?yōu)橄噜彽牧硪挥梢粋€平衡狀態(tài)變?yōu)橄噜彽牧硪粋€平衡狀態(tài)個平衡狀態(tài)( (馳豫過程馳豫過程) )的速率遠的速率遠遠大于活塞移動的速率，這時氣遠大于活塞移動的速率，這時氣缸內(nèi)的氣體在任何時刻都非常接缸內(nèi)的氣體在任何時刻都非常接近于平衡態(tài)，這種過程可以近似近于平衡態(tài)，這種過程可以近似地看作是準靜態(tài)過程。地看作是準靜態(tài)過程。 1.4 過

18、程與途徑過程與途徑精選ppt 如上面例子中，經(jīng)歷準靜態(tài)過程的氣體系統(tǒng)，只要活塞與氣缸間存在摩擦阻力，則這一過程就不可能是可逆過程。 系統(tǒng)從一初態(tài)出發(fā)，歷經(jīng)一個過程到達終系統(tǒng)從一初態(tài)出發(fā)，歷經(jīng)一個過程到達終態(tài)，若沿原途徑返回，回到初態(tài)時，環(huán)境也同態(tài)，若沿原途徑返回，回到初態(tài)時，環(huán)境也同時回到初態(tài)，不留下任何痕跡，則此過程就叫時回到初態(tài)，不留下任何痕跡，則此過程就叫做做可逆過程可逆過程。 4 可逆過程可逆過程 (reversible process) 1.4 過程與途徑過程與途徑精選ppt將任一化學方程式將任一化學方程式并表示成并表示成1)1) 化學計量數(shù)化學計量數(shù)ABYZabyz寫作寫作 0AB

19、YZabyz 反應物反應物A，B的化學計量數(shù)為負，的化學計量數(shù)為負，產(chǎn)物產(chǎn)物Y，Z的化學計量數(shù)為正。的化學計量數(shù)為正。反應物反應物或產(chǎn)物或產(chǎn)物化化 學學計量數(shù)計量數(shù) BBB0 5 反應進度反應進度(extent of reaction) 1.4 過程與途徑過程與途徑精選ppt 化學反應方程式寫法不同，則同一物質(zhì)的化學反應方程式寫法不同，則同一物質(zhì)的化學計量數(shù)不同?；瘜W計量數(shù)不同。例如：例如：223N (g)+3H (g)=2NH (g)223(N )1, (H )3, (NH )2 22313(N ), (H ), (NH )122 22313N (g)+H (g)=NH (g)22 5 反應

20、進度反應進度 1.4 過程與途徑過程與途徑精選ppt2)2) 反應進度反應進度同一反應，物質(zhì)同一反應，物質(zhì)B的的nB一定，因化學反應方程式的寫法一定，因化學反應方程式的寫法不同，不同，B不同，故反應進度不同，故反應進度不同。不同。所以應用反應進度時必須指明化學反應方程式。所以應用反應進度時必須指明化學反應方程式。defBBddn BB/n積分后積分后BB0B 對于反應對于反應 ，反應進度反應進度的的定義式為定義式為 5 反應進度反應進度 1.4 過程與途徑過程與途徑精選ppt12B1B2B)(-)(nnmol01BBB(0)-)(nn(尚未發(fā)生反應尚未發(fā)生反應)時時當當則物質(zhì)則物質(zhì)B的物質(zhì)的量

21、的物質(zhì)的量 Bn= nB(0) +B表明了反應系統(tǒng)中各物種物質(zhì)的量的變化關(guān)系。表明了反應系統(tǒng)中各物種物質(zhì)的量的變化關(guān)系。反應進度的反應進度的單位是摩爾單位是摩爾。 當反應進度改變值為當反應進度改變值為1 mol時，稱該化學時，稱該化學反應按指定的反應方程式發(fā)生了單位反應。反應按指定的反應方程式發(fā)生了單位反應。 5 反應進度反應進度 1.4 過程與途徑過程與途徑精選ppt引入反應進度的優(yōu)點：引入反應進度的優(yōu)點：反應進度與物質(zhì)反應進度與物質(zhì)B的選擇無關(guān)，在反應進行到任意時刻，的選擇無關(guān)，在反應進行到任意時刻，可以用任一反應物或生成物來表示反應進行的程度，所可以用任一反應物或生成物來表示反應進行的程

22、度，所得的值都是相同的，即：得的值都是相同的，即：GDEFDEFGdddddnnnn 反應進度被應用于反應熱的計算、化學平衡和反應速反應進度被應用于反應熱的計算、化學平衡和反應速率的定義等方面。率的定義等方面。注意：注意：221122HClHClHCl2ClH22應用反應進度，必須與化學反應計量方程相對應。應用反應進度，必須與化學反應計量方程相對應。例如：例如： 當當 都等于都等于1 mol 時，時，兩個方程所發(fā)生反應的物兩個方程所發(fā)生反應的物質(zhì)的量顯然不同。質(zhì)的量顯然不同。 5 反應進度反應進度精選ppt 聚集狀態(tài)的變化（相變）：聚集狀態(tài)的變化（相變）： , ZZZ2glO,298K,HpV

23、mBBmrd/dd/dnZZZBBB0例如例如 :1mol H2O(l) H2O(g) 體積的變化體積的變化 化學反應過程：在化學反應過程：在“” ” 后加下標后加下標“r”r”（也可用下（也可用下標標“f”f”表示化合物由元素生成的反應；表示化合物由元素生成的反應；“c”c”表示燃燒反表示燃燒反應等）應等）例如例如:rZ 發(fā)生單位反應時，性質(zhì)的改變記為發(fā)生單位反應時，性質(zhì)的改變記為rZm 。對化學反應：對化學反應：6 熱力學過程性質(zhì)的改變值（熱力學過程性質(zhì)的改變值（Z） 1.4 過程與途徑過程與途徑精選ppt1.5 熱與功熱與功 因為系統(tǒng)與環(huán)境存在溫度差而在其間傳遞的能量稱為熱(heat)，

24、以Q表示，單位是焦爾( J ) 或千焦( kJ )，并且規(guī)定系統(tǒng)吸熱時Q 為正值，放熱Q 為負。說明：說明：b）不是系統(tǒng)所儲存的能量，有變化過程，）不是系統(tǒng)所儲存的能量，有變化過程，才有的能量。才有的能量。c）熱與過程有關(guān)，）熱與過程有關(guān)，不不是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)。是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)。 a）宏觀上，由于溫差而傳遞的能量。）宏觀上，由于溫差而傳遞的能量。 1 熱的定義熱的定義精選ppt1.5 熱與功熱與功 把系統(tǒng)與環(huán)境間除熱以外，其它各種形式傳遞的能量統(tǒng)稱為功(work)，以W 表示。iiiYXWdW 功功與與熱熱具有相同的能量量綱，同時規(guī)定環(huán)境具有相同的能量量綱，同時規(guī)定環(huán)境對系統(tǒng)作功對系統(tǒng)作功W為

25、正值，系統(tǒng)對環(huán)境作功為正值，系統(tǒng)對環(huán)境作功W為負。為負。 功功可以視作廣義力可以視作廣義力X與廣義位移與廣義位移(dY)的乘積：的乘積： 功的諸多形式中以體積功最常見，一般將除功的諸多形式中以體積功最常見，一般將除體積功體積功外的其它形式的功通稱外的其它形式的功通稱非體積功非體積功或其它功或其它功,以以表示。表示。2 功的定義功的定義3 體積功體積功精選ppt 1 體積功的計算體積功的計算體積功計算示意圖W= -pe S dl = -pe dV1.6 體積功的計算體積功的計算精選ppt2 常見過程體積功的計算常見過程體積功的計算 自由膨脹過程21dVVeVpW 恒外壓過程= - pe (V2

26、-V1) = -peV 等壓過程= - p (V2 -V1) = -pV系統(tǒng)對外不作功， W = 0(pe = 常數(shù))21dVVeVpW(p1=p2=pe=常數(shù))1.6 體積功的計算體積功的計算(向真空膨脹的過程 pe=0)精選ppt 可逆過程21lnppnRT12lnVVnRT21dRVVVVTn21dVVVpWVpWd21dVVVpW因因pe= pdp，可以用系統(tǒng)的壓力，可以用系統(tǒng)的壓力p 代替代替pe, , 即即或或若氣體為理想氣體若氣體為理想氣體2 常見過程體積功的計算常見過程體積功的計算1.6 體積功的計算體積功的計算若又是等溫過程，則若又是等溫過程，則精選ppt 等溫（T）等壓（p

27、）化學反應（或相變）BBB0(g)(g)BBm,BVpWBB(g)RT對化學反應對化學反應體積功體積功 W = - pV 當化學反應中有氣體參加時，如果將當化學反應中有氣體參加時，如果將氣體視作理想氣體氣體視作理想氣體，同時忽略同時忽略非氣態(tài)物質(zhì)非氣態(tài)物質(zhì)對對體積體積改變的貢獻，那么對單位反應改變的貢獻，那么對單位反應對相變過程：對相變過程： l g (=1 mol ) ，則，則 W = - RT 2 常見過程體積功的計算常見過程體積功的計算1.6 體積功的計算體積功的計算精選ppt1.6 體積功的計算體積功的計算We,1= - pB(VB -VA) = - pBV3 示功圖恒外壓膨脹過程示功

28、圖恒外壓膨脹過程精選ppt1.6 體積功的計算體積功的計算 BBA3 , eVVpVVpVVpW3 示功圖多次恒外壓膨脹過程示功圖多次恒外壓膨脹過程精選ppt1.6 體積功的計算體積功的計算圖中棕色柱面為每取出一粒砂粒，系統(tǒng)膨脹一個圖中棕色柱面為每取出一粒砂粒，系統(tǒng)膨脹一個 dV所作所作的功，整個棕色區(qū)域面積即為系統(tǒng)所作為膨脹功的功，整個棕色區(qū)域面積即為系統(tǒng)所作為膨脹功 We。3 示功圖取砂粒示功圖取砂粒精選ppt 1.6 體積功的計算體積功的計算We= -BAdVVVp= -nRTlnABVV3 示功圖等溫可逆膨脹過程示功圖等溫可逆膨脹過程精選ppt 1.6 體積功的計算體積功的計算BAA1

29、e,VVpW3 示功圖恒外壓壓縮過程示功圖恒外壓壓縮過程精選ppt 1.6 體積功的計算體積功的計算 AAB3e,VVpVVpVVpW3 示功圖多步恒外壓壓縮過程示功圖多步恒外壓壓縮過程精選ppt如果將取下的砂粒一粒粒重新加到活塞上，則此壓縮過程如果將取下的砂粒一粒粒重新加到活塞上，則此壓縮過程中，外壓始終比系統(tǒng)大一個中，外壓始終比系統(tǒng)大一個dP，一直回復到，一直回復到V1為止。為止。1.6 體積功的計算體積功的計算3 示功圖加砂粒示功圖加砂粒在此過程中環(huán)境所作的功為如圖黃色加棕色陰影面積。在此過程中環(huán)境所作的功為如圖黃色加棕色陰影面積。精選ppt1.6 體積功的計算體積功的計算ABelndABVVnRTVpWVV