热力学第一定律.doc

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第一讲        绪论   热力学第一定律

一.     目的和要求

1.     了解物理化学的研究对象及在国民经济和药学中的作用。

2.     了解热力学的研究方法。

3.     掌握状态函数等热力学基本概念。

4.     了解功和热与过程有关，只有在体系与环境进行能量交换时才有意义。

5.     熟悉热力学的恒温、恒压、恒容、绝热和循环等过程。

二.     重点和难点

1.     重点：

热力学基本概念。

2.     难点：

状态函数的概念及特点。

三.     讲授基本内容和要点

绪论

㈠物理化学的研究对象及特点

   ⒈研究对象：

从研究物理变化和化学变化的联系入手，探求化学变化基本规律的一门科学。

    2. 特点：

理论性强，抽象，称为理论化学。

    3. 在国民经济和药学中的作用

㈡基本内容

   1.化学热力学  2.化学动力学   3.物质结构

㈢研究方法

㈣学习方法及要求。

第一章      热力学第一定律

§1-1热力学概论

   ㈠热力学

热力学是研究自然界各种形式的能量的相互关系及转化规律的科学。

   主要内容：

1.     热力学第一定律：

过程中，能量的转化是可逆的。

2.     热力学第二定律：

从能量的转化的特点，指出过程的方向和限度。

㈡化学热力学

  将热力学原理应用于化学变化及与化学变化有关的物理变化中，发展成热力学的一个重要分支。

§1-2热力学基本概念

㈠体系和环境

   体系：

我们所选择的研究对象。

   环境：

在体系周围与体系有关系的物质。

孤立体系；封闭体系；敞开体系。

㈡体系的性质、状态、状态函数

1.     性质：

体系的温度、压力、体积、密度……都是体系的热力学性质，简称性质。

         广度性质；强度性质。

2.     状态：

体系热力学性质的综合表现。

3.     状态函数：

体系的热力学性质称为状态函数。

  状态函数的特点。

㈢热力学平衡态：

体系的性质不随时间改变。

㈣过程和途径

   过程：

体系状态变化的经过。

   途径：

完成过程的具体步骤。

   恒温和等温过程、恒压和等压过程、恒容过程、循环过程、绝热过程、可逆与不可逆过程。

㈤体系状态变化的类型

   单纯状态变化；相变化；化学变化。

㈥内能：

体系内部的能量。

符号:

u  单位：

J

  包括分子运动动能；分子间位能；分子内能量。

㈦功和热

   热：

体系与环境因温度差而传递的能量。

   功：

除热外体系与环境间传递的能量。

体积功

四.     英语词汇

system 体系, surroundings 环境, properties性质, state function状态函数, process 过程, sothermal properties 恒温过程, isobaric process恒压过程, isochoric process 恒容过程, adiabatic process 绝热过程, cyclic process循环过程, path 途径，heat 热, work 功。

五.     复习思考题

1.     状态函数有何特点？

体系的状态一定，其状态函数是否也一定？

2.     当体系进行某一循环过程时，它的状态函数变量是多少？

第二讲   热力学第一定律

一.目的和要求

1.掌握可逆过程和最大功的概念及热力学第一定律的数学表达式。

2.    掌握体系各种变化过程体积功的计算。

二.重点和难点

1.重点：

可逆过程的概念及特点。

2.难点：

可逆过程的概念及特点。

三.讲授基本内容和要点

§1-2热力学基本概念

㈧可逆过程和最大功

可逆过程：

体系从状态A变化到状态B，若能使体系从状态B回到状态A,而且环境也回复原状。

可逆过程的特征；可逆膨胀过程作最大功

§1-3热力学第一定律

 介绍热力学第一定律的几种说法。

热力学第一定律的数学表达式：

§1-4体积功的计算。

㈠理想气体的状态变化过程

㈡等温、等压可逆相变过程

㈢等温、等压化学反应过程

四.英语词汇

reversibleprocess可逆过程，irreversibleprocess不可逆过程,quasistaticprocess准静态过程，maximumwork最大功。

五.复习思考题

1.可逆过程的特征是什么？

它和不可逆过程的根本区别在哪里？

2.可逆过程和循环过程是否相同？

3.可逆化学反应是否就是热力学上的可逆过程？

4.如何判断一个已经进行的过程是可逆过程？

5.既然可逆过程实际上并不存在，为什么在热力学上还要引入这个概念？

它有什么重要意义？

第三讲   热力学第一定律

一.目的和要求

1.焓的导出。

2.掌握恒压热容与恒容热容的计算公式以及与温度的关系式。

3.掌握理想气体的内能和焓只是温度的函数。

4.了解理想气体CP与CV的差值的推导过程。

二.重点和难点

重点：

焓的导出；恒容热和恒压热的计算。

三.讲授基本内容和要点

§1-5焓

焓的导出；焓的定义：

H=u+PV, △H=QP；

关于焓的几点说明。

§1-6热容

㈠摩尔恒压热容；摩尔恒容热容的定义。

㈡CP与CV的关系

㈢CP与温度的关系

四.英语词汇

  enthalpy焓,heatcaternal热容。

五.复习思考题

1.对于理想气体状态变化而言，dH=nCP,mdT,du=nCV,mdT,是否仍有恒压或恒容条件的限制？

该两式在发生化学变化，相变或做了非体积功的情况下，是否还能应用？

2.已知△H=QP，故QP为状态函数，这种说法对不对？

为什么？

3.    压力变化且不做非体积功的过程有没有焓变？

如有焓变，其值等于多少？

它与过程的热量Q有没有联系？

第四讲   热力学第一定律

一.目的和要求

1.掌握应用热力学第一定律的有关公式计算理想气体在恒温、恒容、恒压、绝热等过程中的△u、△H、Q、W。

2.了解热力学第一定律对实际气体的应用。

3.了解焦耳-汤姆逊系数的定义。

二.重点和难点

重点：

理想气体绝热可逆过程方程式的导出及热力学第一定律

在理想气体各过程中的应用。

难点：

实际气体节流膨胀的热力学分析。

三.讲授基本内容和要点

§1-7热力学第一定律在理想气体各过程中的应用。

 ㈠绝热可逆过程

 ㈡不可逆绝热过程

 ㈢其他过程

§1-8热力学第一定律对实际气体的应用

 ㈠节流膨胀

 ㈡节流膨胀是恒焓过程

 ㈢焦耳-汤姆逊系数

四.英语词汇

 equationofprocess过程方程，throttlingexpansion节流膨胀。

五.复习思考题

1.根据绝热过程的特点，△u=-W，如从同一始态出发，分别用绝热可逆及绝热不可逆过程膨胀至压力相同的终态，问这两种方式膨胀所达到的终态的温度是否相同？

为什么？

2.一气体从某一状态出发，经绝热可逆压缩或经恒温可逆压缩到一固定的体积，哪一种压缩过程所需的功大？

为什么？

如果是膨胀，情况又将任何？

3.    试证明理想气体绝热过程的功可用下式表示：

 第五讲   热力学第一定律

一.目的和要求

1.掌握盖斯定理的应用。

2.熟悉热化学方程式的写法。

3.掌握运用和生成焓燃烧焓求算反应热的方法。

4.了解反应热和温度的关系。

二.重点和难点

重点：

由生成焓和燃烧焓求算反应热的方法。

三.讲授基本内容和要点

§1-9化学反应热效应的计算

㈠化学反应热效应

㈡等容反应热和等压反应热

㈢盖斯定理

㈣反应进度

㈤标准生成焓和标准燃烧焓

㈥反应热效应与温度的关系—基尔霍夫公式。

四.英语词汇

 thermochemistry热化学，heateffect热效应,heatofreaction反应热,combustionenthalpy燃烧焓,standardmolarenthalpyofformalion标准生成焓.

五.复习思考题

1.什么是反应进度？

1.盖斯定律能解决什么问题？

应注意些什么？

它与热力学第一定律的关系如何？

2.认为在指定温度及标准压力下，各不同元素的稳定单质其焓的绝对量值都相等，这是有道理的吗？

为什么将它们全部规定为零是正确的？

3.在理解生成焓时，要注意些什么？

4.已经有了生成焓的概念，为什么还要定义燃烧焓？

在理解燃烧焓时要注意些什么？