物理化學熱力學第一定律總結

1、熱一定律總結一、 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) è 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 è H = U + (pV)典型例題：3.11思考題第3題，第4題。 二、 理想氣體的單純pVT變化U = n CV, mdTT2T1U = nCV, m(T2-T1)恒溫：U = H = 0H = nCp, m(T2-T1)H = n Cp, mdTT2T1變溫： 或 或 如恒容，U

2、 = Q，否則不一定相等。如恒壓，H = Q，否則不一定相等。Cp, m CV, m = R雙原子理想氣體：Cp, m = 7R/2, CV, m = 5R/2單原子理想氣體：Cp, m = 5R/2, CV, m = 3R/2典型例題：3.18思考題第2,3,4題 書2.18、2.19U H = n Cp, mdTT2T1U H = nCp, m(T2-T1)三、 凝聚態(tài)物質的U和H只和溫度有關或典型例題：書2.15H = Qp = n Hm四、可逆相變（一定溫度T和對應的p下的相變，是恒壓過程）U H nRT(n：氣體摩爾數(shù)的變化量。如凝聚態(tài)物質之間相變，如熔化、凝固、轉晶等，則n = 0

3、，U H。101.325 kPa及其對應溫度下的相變可以查表。其它溫度下的相變要設計狀態(tài)函數(shù)H = nCp, m(T2-T1)H = n Cp, mdTT2T1 Hm(T) = H1 + Hm(T0) + H3 Hm(T)相，溫度T，壓力p相，溫度T0，壓力101.325 kPaH1相，溫度T，壓力p相，溫度T0，壓力101.325 kPaH3 Hm(T0)可逆相變不管是理想氣體或凝聚態(tài)物質，H1和H3均僅為溫度的函數(shù)，可以直接用Cp,m計算?；虻湫屠}：3.18作業(yè)題第3題298.15 K:五、化學反應焓的計算穩(wěn)定單質反應物aA + bBrHm生成物yY + zZ完全燃燒產物cH(反)cH(

4、生)fH(反)fH(生)rHm =fH(生) fH(反) = yfHm(Y) + zfHm(Z) afHm(A) bfHm(B)rHm =cH(反) cH(生) = acHm(A) + bcHm(B) ycHm(Y) zcHm(Z)其他溫度：狀態(tài)函數(shù)法rHm(T)rHm(298.15 K)反應物aA + bB(溫度T)反應物aA + bB(298.15 K)H1生成物yY + zZ(溫度T)生成物yY + zZ(298.15 K)H3U和H的關系：U = H nRT （n：氣體摩爾數(shù)的變化量。）典型例題：3.25思考題第2題典型例題：見本總結“十、狀態(tài)函數(shù)法。典型例題第3題”六、體積功的計算通

5、式：W = -pamb·dV恒外壓：W = -pamb·(V2-V1) 恒溫可逆(可逆說明pamb = p)：W = nRT·ln(p2/p1) = -nRT·ln(V2/V1)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2.38，3.25作業(yè)第1題V恒容過程恒壓過程p恒溫過程絕熱可逆過程pV七、p-V圖斜率大小：絕熱可逆線 > 恒溫線典型例題：如圖，AB和AC均為理想氣體變化過程，若B、C在同一條絕熱線上，那

6、么UAB與UAC的關系是：(A)  UAB > UAC ；        (B) UAB < UAC ；(C)  UAB = UAC ；        (D) 無法比較兩者大小。 八、可逆過程可逆膨脹，系統(tǒng)對環(huán)境做最大功（因為膨脹意味著pamb p，可逆時pamb取到最大值p）；可逆壓縮，環(huán)境對系統(tǒng)做最小功。典型例題：1 mol理想氣體等溫(313 K)膨脹過程中從熱源吸熱600 J，所做的功僅是變到相同終態(tài)時最大功的1/10，則氣體

7、膨脹至終態(tài)時，體積是原來的_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 è U = 0典型例題：見本總結“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?。┰O計途徑計算系統(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373.15K及0.5p的水汽100 dm3，可逆恒溫壓縮到10 dm3，試計算此過程的W,Q和U。2、 1mol理想氣體由2atm、10L時恒容升溫，使壓力到20 atm。再恒壓壓縮至體積為1L。求整個過程的W、Q、U和H。3、 298K時，1 mol H2(g)在10 mol O2(g)中燃燒H

8、2(g) + 10O2(g) = H2O(g) + 9.5O2(g)已知水蒸氣的生成熱rHm(H2O, g) = -242.67 kJ·mol-1, Cp,m(H2) = Cp,m(O2) = 27.20 J·K-1·mol-1, Cp,m(H2O) = 31.38 J·K-1·mol-1.a) 求298 K時燃燒反應的cUm；b) 求498 K時燃燒反應的cHm；c) 若反應起始溫度為298 K，求在一個密封氧彈中絕熱爆炸的最高溫度。十、了解節(jié)流膨脹的過程并了解節(jié)流膨脹是絕熱、恒焓過程典型例題：1、理想氣體經過節(jié)流膨脹后,熱力學能_(升高,降

9、低,不變)2、非理想氣體的節(jié)流膨脹過程中，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 ；(C) Q > 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，可逆過程等，無法一一列舉典型例題：1、書2.212、體系內熱力學能變化為零的過程有：(A) 等溫等壓下的可逆相變過程(B) 理想氣體的絕熱膨脹過程(C) 不同理想氣體在等溫等壓下的混合過程(D) 恒容絕熱體系的任何過程十二、本章重要英語

10、單詞system 系統(tǒng)surroundings 環(huán)境state function 狀態(tài)函數(shù)equilibrium 平衡態(tài)open/closed/isolated system 開放/封閉/隔離系統(tǒng)work 功heat 熱energy 能量expansion/non-expansion work 體積功/非體積功free expansion 自由膨脹vacuum 真空thermodynamic energy/internal energy 熱力學/內能perpetual motion machine 永動機The First Law of Thermodynamics熱力學第一定律heat supplied at constant volume/pressure 恒容熱/恒壓熱adiabatic 絕熱的diathermic 導熱的exothermic/endothermic 放熱的/吸熱的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phase change 相變 sublimation 升華vaporization 蒸發(fā)fusio