【www.kosunhome.com--保温】
热力学第一定律
自制高等教育出版社物理化学热力学第一定律思维导图，包括热力学第一定律的基本概念及术语、恒容热与恒压热等内容。
编辑于2021-12-14 16:53:56 打开APP，查看高清大图 热力学第一定律热力学第一定律
2.1基本概念及术语
系统与环境
隔离系统
没有物质交换也没有能量交换
封闭系统
没有物质交换但有能量交换
敞开系统
有物质交换也有能量交换
状态与状态函数
状态函数
特征
①系统状态的微小变化所引起的状态函数X的变化可以用全微分dX表示
②状态函数的变化只与始末状态有关，与过程无关，即ΔX=Xb-Xa
温度T、压力P、体积V、热力学能U、焓H、熵S、亥姆霍兹函数A、吉布斯函数G
分类
广度量
与物质的数量成正比
物质的量N、体积V、热力学能U、熵S
强度量
与物质的数量无关
温度T、压力P
平衡态
热平衡、力平衡、相平衡、化学平衡
过程与途径
单纯pVT变化、相变化、化学变化
热与功
均为过程函数，即由系统的变化产生
热力学能
状态函数，可由p、V、T中任意两个确定，如U=U(T,V)
dU=(δU/δT)dT+(δU/δV)dV
2.2热力学第一定律
热力学第一定律
第一类永动机（不消耗能量却可以对外做功）不可能造成
封闭系统热力学第一定律的数学表达式
dU=δQ+δW
焦耳实验
理想气体的自由膨胀过程中，热力学能保持不变
理想气体能量只取决于温度
U=U(T)（理想气体）
2.3恒容热、恒压热及焓
恒容热(Qv)
恒容热体积功为0，若非体积功也为0
δQv=dU
恒压热(Qp)及焓
恒压热
恒压过程体积功为W=p(V2-V1)
非体积功为0时，Qp=(U2+p2V2)-(U1+p1V1)
焓
定义式H=def(U+pV)
微小的恒压且非体积功为0的过程中
δQp=dH（dp=0，δW‘=0）
Qv=ΔU与Qp=ΔH关系式的意义
左侧为热可测量，右侧不便测量
盖斯定律
恒容或恒压的状态下，某一化学反应可由其他化学反应线性组合得到
2.4摩尔热容
摩尔定容热容(Cv,m)
定义
摩尔定压热容也指在没有化学变化、相变化以及气体容积不变时，1mol气体温度的改变量为1K时热量的变化
数学表达式
定义式
Cv,m=1/n*δQv/dT
由于δQv=dUv=ndUm,v，故偏导数形式为
Cv,m=1/n*(δU/δT)v=(δUm/δT)v
应用
系统发生单纯pVT变化过程
Qv=ΔU=n∫(T1-T2)Cv,mdT
对于理想气体
因为(δU/δV)r=0（U只与T有关）
dU=(δU/δT)dT=nCv,mdT
摩尔定压热容(Cp,m)
定义
摩尔定压热容也指在没有化学变化、相变化以及气体压强不变时，1mol气体温度的改变量为1K时热量的变化
数学表达式
定义式
Cv,m=1/n*δQp/dT
由于δQp=dHp=ndHm,p，故偏导数形式为
Cv,m=1/n*(δH/δT)p=(δHm/δT)p
应用
系统发生单纯pVT变化过程
Qp=ΔH=n∫(T1-T2)Cp,mdT
对于理想气体
因为H=U+pV=U+nRT
ΔH=n∫(T1-T2)Cp,mdT
Cp,m与Cv,m的关系
对于理想气体
Cp,m-Cv,m=R
单原子气体
Cv,m=3/2R，Cp,m=5/2R
双原子气体
Cv,m=5/2R，Cp,m=7/2R
对于凝聚态物质
Cp,m与Cv,m近似相等
Cp,m(Cv,m)随T的变化
查p304附录八或看函数曲线图即可
平均摩尔热容
定义
单位物质的量的物质在恒压且非体积功为零的条件下，在T1——T2温度范围内，温度平均升高单位温度所需要的热量 T
数学表达式
平均摩尔定压热容=Qp/n(T2-T1)
恒压热计算公式
Qp=n*平均摩尔定压热容*(T2-T1)
积分表达式
Qp=∫(T1-T2)Cp,mdT
2.5相变焓
摩尔相变焓
查表即可
应用
设计合理途径解题即刻
2.7化学反应焓
反应进度
定义式
dξ=def(dnB/υB)
对于同一反应，反应式系数不同时，反应进度也不同
摩尔反应焓
定义式
ΔrHm=dH/dξ=Σ(υBHB)
标准摩尔反应焓
标准状态下p=100kPa
定义式同上列一致
Qp,m与Qv,m的关系
理想气体ΔTUm=0
Qp,m-Qv,m=pΔV
因为pV=nRT
Qp,m-Qv,m=[ΣυB(g)]RT
2.8标准摩尔反应焓的计算
标准摩尔生成焓
标准摩尔燃烧焓
ΔrHm(标准)随T的变化——基希霍夫公式
参照无机化学(上)
2.10可逆过程与可逆体积功
可逆过程
定义
热力学系统由某一状态出发，经过某一过程到达另一状态后，如果存在另一过程，它能使系统和外界完全复原，即使系统回到原来状态，同时又完全消除原来过程对外界所产生的一切影响，则原来的过程称为可逆过程。
一种理想过程，绝不可能在自然界或现实中出现，不能在有限步骤中实现
可逆体积功的计算
理想气体
恒温可逆体积功
WT,r=nRTln(V1/V2)=nRTln(p1/p2)
绝热可逆体积功
若Cv,m为常数
Cv,mln(T2/T1)=Rln(V1/V2)
Cp,mln(T2/T1)=Rln(p2/p1)
2.11节流膨胀与焦耳-汤姆孙实验
焦耳-汤姆孙实验
绝热状态下，气体的始态末态压力分别保持恒定状态下的膨胀过程，称为节流膨胀
节流膨胀的热力学特征
焦耳-汤姆孙系数(节流膨胀系数)μJ-T
μJ-T 0
制冷过程
μJ-T=0
理想气体
μJ-T 0
制热过程
正在查询您的模板抵用金 举报 立即申请 热力学第一定律本文来源：http://www.kosunhome.com/lxn/vifc9mvhbb7em1up6ilhall9f9wn0o.htm