第二章热力学第一定律知识要点

2.2热力学第一定律1、热与功热：系统与环境间因温差所引起的能量传递形式称为热，以Q表示。系统从环境吸热，Q0；系统向环境放热，Q0。没有过程就没有热功：除热以外，在系统与环境之间能量传递的任何其他形式统称为功，以W表示。环境对系统作功，W0；系统对环境作功，W0。体积功：系统在外压力作用下，体积发生改变时与环境传递的功。dVpWsudef1.等容过程dV＝0W=02.自由膨胀过程psu=0W=03.恒外压过程psu＝常数VpWsu4.等压过程p=psu=常数VpW5.热力学可逆过程psu＝p±dp21VVpdVW非体积功（W′）：除体积功之外的所有其他功(如机械功、电功、表面功等)。2、热力学可逆过程准静态过程：若系统由始态到终态的过程是由一连串无限邻近且无限接近于平衡的状态构成，则这样的过程称为准静态过程。可逆过程：设系统经过程I由始态A变到终态B的同时，环境由始态α变到终态β之后，如果还可以通过另一过程Ⅱ使系统由终态B回到始态A且环境亦由终态β回到始态α，即系统与环境同时恢复原态而没有留下任何变化，则原过程Ⅰ称为热力学可逆过程。不可逆过程：如果用任何方法都不能使系统复原的同时环境也完全复原，则原过程I称为热力学不可逆过程。若干典型的可逆过程可逆pVT变化过程中系统始终无限接近于热平衡和力平衡。可逆相变系统在无限接近相平衡条件下进行的相变过程是可逆相变。可逆化学变化在此过程中反应系统始终无限接近于化学平衡。一个不可逆过程发生后，也可以使系统恢复到原态，但当系统回到原态后，环境必定发生了变化（环境推动功，而得到了热），以致未能回到原态。3、热力学能以U表示，对于封闭系统，热力学能的定义式为WQUdef,绝热条件下WU对于定组成的均相封闭系统U＝f(T，V)或U＝f(T，p)dTVUdTTUdUTV或dTpUdTTUdUTp4、热力学第一定律（能量守恒定律）封闭系统热力学第一定律WQUWQdU2.3焓等容热：系统在等容且没有非体积功的过程中与环境间传递的热称为等容热，QV。在等容且没有非体积功的过程中，W＝0，UQV。等压热：系统在等压且没有非体积功的过程中与环境间传递的热称为等压热，Qp。HQp焓：pVUHdef，是状态函数，属于广度性质，与热力学能有相同的量纲，其绝对值无法测算。2.4热容质量热容：mCcdef（J·kg-1·K-1)摩尔热容：dTQnnCCdefm1（J·mol-1·K-1)摩尔定容热容：VVVdefmVTUndTQnnCC)(11,pTTmVVdTCnUQ21,摩尔定压热容：pppdefmpTHndTQnnCC)(11,21,TTmppdTCnHQpmTmmmVmpTVpVUCC)]()[(,,单原子分子系统RCRCmpmV2523,,，理想气体RCCmVmp,,双原子分子（或线型分子）系统RCRCmpmV2725,,，nRCCVp多原子分子（非线型）系统RCRCmpmV43,,，摩尔定压热容与温度的关系（两种经验公式）2,cTbTaCmp2,'TcbTaCmp5.理想气体的热力学能与焓热力学第一定律对理想气体的应用)(12,,21TTnCdTCnUmVTTmV)(12,,21TTnCdTCnHmpTTmp（1）等压过程)(12,TTnCHQmpp)(1221TTnRdVpWVVsu（2）等容过程)(12,TTnCUQmVV021dVpWVVsu（3）等温过程0HUWQ对理想气体等温恒外压过程)11()(121221ppnRTpVVpdVpWsusuVVsu对理想气体等温可逆过程21ln2121ppnRTdVpdVpWVVVVsu（4）绝热过程Q=0①绝热过程基本公式)(12,,21TTnCdTCnUWmVTTmV②绝热可逆过程方程式理想气体的热容比idgdefmVmpCC)(,,/③绝热过程体积功1)(112111VVVpW，1)(111211ppVpW1)(12TTnRW，11122VpVpW2.6相变焓1、相变热：指一定量的物质在恒定的温度及压力下(通常是在相平衡的温度、压力下)且没有非体积功时，发生相变化的过程中，系统与环境之间传递的热。HQp摩尔相变焓：nHHdefm2、相变体积功等温、等压条件下由α相变为β相：)(VVpW若β为气相，α为凝固相(液相或固相)：gpVW若气相可视为理想气体：nRTW3、相变过程的热力学能变在等温、等压且W′＝0的相变过程中)(VVpQUp若β为气相，α为凝固相(液相或固相)：gpVHU若气相可视为理想气体：nRTHU