热力学第一定律总结

热一定律总结一、通用公式ΔU=Q+W绝热：Q=0，ΔU=W恒容(W’=0)：W=0，ΔU=QV恒压(W’=0)：W=-pΔV=-Δ(pV)，ΔU=Q-Δ(pV)ΔH=Qp恒容+绝热(W’=0)：ΔU=0恒压+绝热(W’=0)：ΔH=0焓的定义式：H=U+pVΔH=ΔU+Δ(pV)典型例题：3.11思考题第3题，第4题。二、理想气体的单纯pVT变化恒温：ΔU=ΔH=0变温：或或如恒容，ΔU=Q，否则不一定相等。如恒压，ΔH=Q，否则不一定相等。Cp,m–CV,m=R双原子理想气体：Cp,m=7R/2,CV,m=5R/2单原子理想气体：Cp,m=5R/2,CV,m=3R/2典型例题：3.18思考题第2,3,4题书2.18、2.19三、凝聚态物质的ΔU和ΔH只和温度有关或典型例题：书2.15ΔU=nCV,mdTT2T1∫ΔH=nCp,mdTT2T1∫ΔU=nCV,m(T2-T1)ΔH=nCp,m(T2-T1)ΔU≈ΔH=nCp,mdTT2T1∫ΔU≈ΔH=nCp,m(T2-T1)四、可逆相变（一定温度T和对应的p下的相变，是恒压过程）ΔU≈ΔH–ΔnRT(Δn：气体摩尔数的变化量。如凝聚态物质之间相变，如熔化、凝固、转晶等，则Δn=0，ΔU≈ΔH。101.325kPa及其对应温度下的相变可以查表。其它温度下的相变要设计状态函数不管是理想气体或凝聚态物质，ΔH1和ΔH3均仅为温度的函数，可以直接用Cp,m计算。或典型例题：3.18作业题第3题五、化学反应焓的计算其他温度：状态函数法ΔHm(T)=ΔH1+ΔHm(T0)+ΔH3αββαΔHm(T)αβα相，温度T，压力pα相，温度T0，压力101.325kPaΔH1β相，温度T，压力pβ相，温度T0，压力101.325kPaΔH3ΔHm(T0)αβ可逆相变298.15K:ΔH=Qp=nΔHmαβ稳定单质反应物aA+bBΔrHmө生成物yY+zZ完全燃烧产物ΔcHө(反)ΔcHө(生)ΔfHө(反)ΔfHө(生)ΔrHmө=ΔfHө(生)–ΔfHө(反)=yΔfHmө(Y)+zΔfHmө(Z)–aΔfHmө(A)–bΔfHmө(B)ΔrHmө=ΔcHө(反)–ΔcHө(生)=aΔcHmө(A)+bΔcHmө(B)–yΔcHmө(Y)–zΔcHmө(Z)ΔH=nCp,m(T2-T1)ΔH=nCp,mdTT2T1∫ΔU和ΔH的关系：ΔU=ΔH–ΔnRT（Δn：气体摩尔数的变化量。）典型例题：3.25思考题第2题典型例题：见本总结“十、状态函数法。典型例题第3题”六、体积功的计算通式：δW=-pamb·dV恒外压：W=-pamb·(V2-V1)恒温可逆(可逆说明pamb=p)：W=nRT·ln(p2/p1)=-nRT·ln(V2/V1)绝热可逆：pVγ=常数(γ=Cp,m/CV,m)。利用此式求出末态温度T2，则W=ΔU=nCV,m(T2–T1)或：W=(p2V2–p1V1)/(γ–1)典型例题：书2.38，3.25作业第1题七、p-V图斜率大小：绝热可逆线恒温线典型例题：ΔrHm(T)ΔrHm(298.15K)反应物aA+bB(温度T)反应物aA+bB(298.15K)ΔH1生成物yY+zZ(温度T)生成物yY+zZ(298.15K)ΔH3V恒容过程恒压过程p恒温过程绝热可逆过程pV如图，A→B和A→C均为理想气体变化过程，若B、C在同一条绝热线上，那么∆UAB与∆UAC的关系是：(A)∆UAB∆UAC；(B)∆UAB∆UAC；(C)∆UAB=∆UAC；(D)无法比较两者大小。八、可逆过程可逆膨胀，系统对环境做最大功（因为膨胀意味着pamb≤p，可逆时pamb取到最大值p）；可逆压缩，环境对系统做最小功。典型例题：1mol理想气体等温(313K)膨胀过程中从热源吸热600J，所做的功仅是变到相同终态时最大功的1/10，则气体膨胀至终态时，体积是原来的___倍。九、求火焰最高温度：Qp=0,ΔH=0求爆炸最高温度、最高压力：QV=0,W=0ΔU=0典型例题：见本总结“十、状态函数法。典型例题第3题”十、状态函数法（重要！）设计途径计算系统由始态到终态，状态函数的变化量。典型例题：1、将373.15K及0.5pΘ的水汽100dm3，可逆恒温压缩到10dm3，试计算此过程的W,Q和ΔU。2、1mol理想气体由2atm、10L时恒容升温，使压力到20atm。再恒压压缩至体积为1L。求整个过程的W、Q、ΔU和ΔH。3、298K时，1molH2(g)在10molO2(g)中燃烧H2(g)+10O2(g)=H2O(g)+9.5O2(g)已知水蒸气的生成热ΔrHmө(H2O,g)=-242.67kJ·mol-1,Cp,m(H2)=Cp,m(O2)=27.20J·K-1·mol-1,Cp,m(H2O)=31.38J·K-1·mol-1.a)求298K时燃烧反应的ΔcUm；b)求498K时燃烧反应的ΔcHm；c)若反应起始温度为298K，求在一个密封氧弹中绝热爆炸的最高温度。十、了解节流膨胀的过程并了解节流膨胀是绝热、恒焓过程典型例题：1、理想气体经过节流膨胀后,热力学能____(升高,降低,不变)2、非理想气体的节流膨胀过程中，下列哪一种描述是正确的：(A)Q=0，∆H=0，∆p0；(B)Q=0，∆H0，∆p0；(C)Q0，∆H=0，∆p0；(D)Q0，∆H=0，∆p0。十一、其他重要概念如系统与环境，状态函数，平衡态，生成焓，燃烧焓，可逆过程等，无法一一列举典型例题：1、书2.212、体系内热力学能变化为零的过程有：(A)等温等压下的可逆相变过程(B)理想气体的绝热膨胀过程(C)不同理想气体在等温等压下的混合过程(D)恒容绝热体系的任何过程十二、本章重要英语单词system系统surroundings环境statefunction状态函数equilibrium平衡态open/closed/isolatedsystem开放/封闭/隔离系统work功heat热energy能量expansion/non-expansionwork体积功/非体积功freeexpansion自由膨胀vacuum真空thermodynamicenergy/internalenergy热力学/内能perpetualmotionmachine永动机TheFirstLawofThermodynamics热力学第一定律heatsuppliedatconstantvolume/pressure恒容热/恒压热adiabatic绝热的diathermic导热的exothermic/endothermic放热的/吸热的isothermal等温的isobaric等压的heatcapacity热容heatcapacityatconstantvolume/pressure定容热容/定压热容enthalpy焓condensedmatter凝聚态物质phasechange相变sublimation升华vaporization蒸发fusion熔化reaction/formation/combustionenthalpy反应焓/生成焓/燃烧焓extentofreaction反应进度Kirchhoff’sLaw基希霍夫公式reversibleprocess可逆过程Joule-Thomsonexpansion焦耳-汤姆逊膨胀/节流膨胀isenthalpic恒焓的