第二章?热力学第一定律
内容摘要
??热力学第一定律表述
?热力学第一定律在简单变化中的应用 ?热力学第一定律在相变化中的应用 ?热力学第一定律在化学变化中的应用 一、热力学第一定律表述
?U?Q?W dU??Q??W
适用条件：封闭系统的任何热力学过程 说明：1、W??pambdV?W? 2、U是状态函数，是广度量
W、Q是途径函数 二、热力学第一定律在简单变化中的应用----常用公式及基础公式 1、常用公式 ?过 程 理想气体自由膨胀 W 0 Q 0 ΔU 0 ΔH 0 －nRTln（V2/V1）； nRTln（V2/V1）； 理想气体等温可逆 nRTln（p1/p2） 0 0 －nRTln（p1/p2） 任意物质 等 容 理想气体 任意物质 等 压 理想气体 理 想 气 体 绝 热 过 程 2、基础公式
热容 Cp.m=a+bT+cT2 (附录八) ? 液固系统----Cp.m=Cv.m ? 理想气体----Cp.m-Cv.m=R ? 单原子: Cp.m=5R/2 ? 双原子: Cp.m=7R/2 0 0 ∫nCv.mdT nCv.m△T ∫nCp.mdT nCp.m△T 0 可逆 (1/V2γ-1∫nCv.mdT nCv.m△T ΔH－pΔV nCv.m△T nCv.m△T －1/ V1γ-1ΔU+VΔp nCp.m△T Qp nCp.m△T nCp.m△T γ－PΔV －nRΔT Cv.m(T2－T1)； 或 )p0V0/(γ－1) ? Cp.m / Cv.m=γ
理想气体
? 状态方程 pV=nRT 1
? 过程方程 恒温:p1V1?p2V2 ? 恒压: V1/T1?V2/T2 ? 恒容: p1/ T1?p2/ T2
??? 绝热可逆: p1V1?p2V2 ?1???1?? T1p1 ? T2p2
??1TV ? T2V2??1 11三、热力学第一定律在相变化中的应用----可逆相变化与不可逆相变化过程
1、 可逆相变化 Qp =nΔ相变Hm W = -pΔV 无气体存在: W = 0
有气体相,只需考虑气体,且视为理想气体
ΔU = nΔ相变Hm － pΔV 2、相变焓基础数据及相互关系 Δ冷凝Hm (T) = －Δ蒸发Hm (T)
Δ凝固Hm (T) = －Δ熔化Hm (T) Δ凝华Hm (T) = －Δ升华Hm (T) (有关手册提供的通常为可逆相变焓)
3、不可逆相变化 Δ相变Hm(T2) = Δ相变Hm (T1) +∫Σ(νBCp.m)dT 解题要点： 1.判断过程是否可逆;
2.过程设计,必须包含能获得摩尔相变焓的可逆相变化步骤;
3.除可逆相变化,其余步骤均为简单变化计算. 4.逐步计算后加和。
四、热力学第一定律在化学变化中的应用 1、基础数据 标准摩尔生成焓 ΔfH2、基本公式
?反应进度 ξ=△ξ= △nB /νB = (nB-