【正文】 態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 過程與途徑 熱力學(xué)平衡 熱和功 熱力學(xué)能 當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時 ， 我們就說該系統(tǒng)進行了一個過程 ， 實現(xiàn)這一過程的具體步驟稱為途徑 。2022/8/22 熱力學(xué)基本概念 2 1 3 4 3. 5 6 系統(tǒng)與環(huán)境 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 過程與途徑 熱力學(xué)平衡 熱和功 熱力學(xué)能 狀態(tài)函數(shù)分類 按照系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不同可將狀態(tài)函數(shù)分為： （ 2）強度性質(zhì) 此種性質(zhì)不具有加和性，其數(shù)值取決于系統(tǒng)自身的特性，與物質(zhì)的數(shù)量無關(guān)（或者說將系統(tǒng)人為地化為若干部分，對各部分來說某一性質(zhì)仍保持系統(tǒng)原來的數(shù)值，這一性質(zhì)稱為強度性質(zhì)）。 ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 換句話說，在同一狀態(tài)下，狀態(tài)函數(shù)的任意組合或運算仍為狀態(tài)函數(shù)。反之，狀態(tài)函數(shù)一定時，那么系統(tǒng)的狀態(tài)也就確定了。如果系統(tǒng)中某個性質(zhì)發(fā)生了改變，系統(tǒng)的狀態(tài)也就發(fā)生了變化。 物 理 化 學(xué) 物 理 化 學(xué) 物 理 化 學(xué) 2022/8/22 熱力學(xué)基本概念 2 1 3 4 3. 5 6 系統(tǒng)與環(huán)境 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 過程與途徑 熱力學(xué)平衡 熱和功 熱力學(xué)能 體系（ System） 在科學(xué)研究時必須先確定研究對象 ， 把一部分物質(zhì)與其余分開 ， 這種分離可以是實際的 ， 也可以是想象的 。2022/8/22 用熱力學(xué)方法研究問題，只需要知道研究對象的始態(tài)和終態(tài)以及過程進行的外界條件，就可以做相應(yīng)的計算，它不需要知道物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和過程進行的細節(jié)，應(yīng)用上比較方便。 物 理 化 學(xué) ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 物 理 化 學(xué) 物 理 化 學(xué) 2022/8/22 熱力學(xué)基本概念 2 1 3 4 3. 5 6 系統(tǒng)與環(huán)境 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 過程與途徑 熱力學(xué)平衡 熱和功 熱力學(xué)能 ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 根據(jù)體系與環(huán)境之間的關(guān)系，把體系分為三類： ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 2022/8/22 熱力學(xué)基本概念 2 1 3 4 3. 5 6 系統(tǒng)與環(huán)境 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 過程與途徑 熱力學(xué)平衡 熱和功 熱力學(xué)能 根據(jù)體系與環(huán)境之間的關(guān)系，把體系分為三類： ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 2022/8/22 2 1 3 4 3. 5 6 系統(tǒng)與環(huán)境 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 過程與途徑 熱力學(xué)平衡 熱和功 熱力學(xué)能 當(dāng)這些性質(zhì)都有確定的數(shù)值時，就表明該系統(tǒng)處于一定的狀態(tài)。2022/8/22 熱力學(xué)基本概念 2 1 3 4 3. 5 6 系統(tǒng)與環(huán)境 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 過程與途徑 熱力學(xué)平衡 熱和功 熱力學(xué)能 狀態(tài)函數(shù)的特點 （ 1） 狀態(tài)函數(shù)與狀態(tài)是一對應(yīng)的關(guān)系，只要系統(tǒng)的狀態(tài)確定，所有的狀態(tài)函數(shù)都有確定的數(shù)值。2022/8/22 2 1 3 4 3. 5 6 系統(tǒng)與環(huán)境 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 過程與途徑 熱力學(xué)平衡 熱和功 熱力學(xué)能 狀態(tài)函數(shù)的特點 （ 3）任何狀態(tài)函數(shù)都是其它狀態(tài)函數(shù)的函數(shù)。顯然，在經(jīng)歷循環(huán)過程以后，系統(tǒng)所有狀態(tài)都應(yīng)恢復(fù)到原來數(shù)值，即各個狀態(tài)函數(shù)的變化值都等于零。 物 理 化 學(xué) 物 理 化 學(xué) 2022/8/22 熱力學(xué)基本概念 2 1 3 4 3. 5 6 系統(tǒng)與環(huán)境 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 過程與途徑 熱力學(xué)平衡 熱和功 熱力學(xué)能 過程開始的狀態(tài)稱為始態(tài) （ 初態(tài) ）， 最后的狀態(tài)稱為終態(tài) （ 末態(tài) ） ，常用下標(biāo) “ 1”和 “ 2”分別表示始態(tài)和終態(tài) ， 從一個狀態(tài)到另一狀態(tài)的變化過程 ， 可以經(jīng)過不同的途徑 ，但其狀態(tài)函數(shù)的改變量卻是相同的。 等溫過程 — 系統(tǒng)的溫度始終恒定不變，且等于環(huán)境的溫度 （ T2 = T1=T） 。 物 理 化 學(xué) 物 理 化 學(xué) 物 理 化 學(xué) 如一定溫度下的飽和液體與飽和蒸氣共存的系統(tǒng)。2022/8/22 熱力學(xué)基本概念 2 1 3 4 3. 5 6 系統(tǒng)與環(huán)境 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 過程與途徑 熱力學(xué)平衡 熱和功 熱力學(xué)能 說明 ： 系統(tǒng)的平衡態(tài)一般應(yīng)是熱力學(xué)上的平衡態(tài) ， 即在系統(tǒng)的溫度和壓力下它最可能穩(wěn)定的狀態(tài) 。 Q的取號： 1. 熱 ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 2022/8/22 體積功的計算 以下討論 體積功 的計算。 ep （ free expansion） e ,1 eδ d 0W p V? ? ? （ pe保持不變） e ,2 e 2 1()W p V V? ? ?0e ?p因為 體系所作的功如陰影面積所示。V39。2022/8/22 體積功的計算 功與過程 ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 2022/8/22 39。 1p 1V39。2022/8/22 體積功的計算 功與過程 ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 2022/8/22 從以上的膨脹與壓縮過程看出，功與變化的途徑有關(guān)。2022/8/22 熱力學(xué)基本概念 2 1 3 4 3. 5 6 系統(tǒng)與環(huán)境 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 過程與途徑 熱力學(xué)平衡 熱和功 熱力學(xué)能 1. 熱 2. 功 3. 熱力學(xué)可逆過程 4. 若干典型的可逆過程 準(zhǔn)靜態(tài)過程是一種理想過程， 實際上是辦不到的 。2022/8/22 熱力學(xué)基本概念 2 1 3 4 3. 5 6 系統(tǒng)與環(huán)境 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 過程與途徑 熱力學(xué)平衡 熱和功 熱力學(xué)能 1. 熱 2. 功 3. 熱力學(xué)可逆過程 4. 若干典型的可逆過程 上述準(zhǔn)靜態(tài)膨脹過程若沒有因摩擦等因素造成能量的耗散，可看作是一種可逆過程。 （參考教材第 31頁） ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 對一個組成及質(zhì)量一定的均勻系統(tǒng)，若把熱力學(xué)能表示為溫度和體積的函數(shù)，即U=f(T,V)，熱力學(xué)能的微小變化量為熱力學(xué)函數(shù)的全微分： dVVUdTTUdUTV?????? ????????? ???（ 25） 熱力學(xué)基本概念 ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 2022/8/22 1 熱力學(xué)第一定律的文字表述 第一類永動機 （ first kind of perpetual motion mechine) 一種既不靠外界提供能量，本身也不減少能量，卻可以不斷對外作功的機器稱為第一類永動機，它顯然與能量守恒定律矛盾。 物 理 化 學(xué) 物 理 化 學(xué) 物 理 化 學(xué) 2022/8/22 熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用 第 2章 熱力學(xué)第一定律及應(yīng)用 2 1 3 熱力學(xué)第一定律在氣體中的應(yīng)用 熱力學(xué)第一定律在相變中的應(yīng)用 熱力學(xué)第一定律在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用 ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 物 理 化 學(xué) 2022/8/22 2 熱力學(xué)第一定律在相變中的應(yīng)用 ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 物 理 化 學(xué) 物 理 化 學(xué) 2022/8/22 理想氣體的熱力學(xué)能和焓 從蓋 ?呂薩克 — 焦耳實驗得到 理想氣體的熱力學(xué)能和焓僅是溫度的函數(shù) ，用數(shù)學(xué)表示為： ( ) 0TUV? ??( ) 0THV? ?? ()U U T? ()H H T?即： 在恒溫時，改變體積或壓力，理想氣體的熱力學(xué)能和焓保持不變。2022/8/22 熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用 第 2章 熱力學(xué)第一定律及應(yīng)用 2 1 3 熱力學(xué)第一定律在氣體中的應(yīng)用 熱力學(xué)第一定律在相變中的應(yīng)用 熱力學(xué)第一定律在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用 ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 VQVQ rVQU?DVQ等壓熱效應(yīng) 反應(yīng)在 等壓 下進行所產(chǎn)生的熱效應(yīng)為 ， 如果 不作非膨脹功 ，則 。2022/8/22 ????? ?? ?D pr QH 1 )1( 等壓反應(yīng)物 111 VpT生成物 121 VpT（ 3） 3r HD（2）等容 r2 VUQD?2rHD1 1 2T p V生成物 3r2r1r HHH D?D?D 3r22r )( HpVU D?D??對于理想氣體， r 320 , ()HpV nRTD?D ? DrrH U n R TD ? D ? D所以： p VQ Q n R T? ? D ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 2022/8/22 引入反應(yīng)進度的優(yōu)點： 在反應(yīng)進行到任意時刻，可以用任一反應(yīng)物或生成物來表示反應(yīng)進行的程度，所得的值都是相同的，即： GD E FD E F Gdd d dd nn n n?? ? ? ?? ? ? ? ? ??? 反應(yīng)進度被應(yīng)用于反應(yīng)熱的計算、化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的定義等方面。 我國國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定 100kPa為標(biāo)準(zhǔn)壓力，用 py表示，再進一步規(guī)定各種系統(tǒng)的熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。 ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 2022/8/22 △ rHmy 摩爾反應(yīng)焓變（ DrHm）表示：某化學(xué)反應(yīng)按所給定的化學(xué)計量方程式反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)進度 ?=1mol時的反應(yīng)焓變稱為摩爾反應(yīng)焓變。 因為 U,H 的數(shù)值與體系的狀態(tài)有關(guān)，所以方程式中應(yīng)該注明物態(tài)、溫度、壓力、組成等。 物 理 化 學(xué) 2022/8/22 第 2章 熱力學(xué)第一定律及應(yīng)用 3 熱力學(xué)第一定律在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用 ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 g)(O2已知 ：（ 1） （ 2） ( g )CO)(OC ( s ) 22 ?? g m,1r HD2212C O ( g ) O ( g ) C O ( g )??m,2r HD則 （ 1） （ 2） 得 （ 3） （ 3） C O ( g )g)(OC ( s )221 ?? m,3r HDm , 2rm , 1rm , 3r HHH D?D?D ?上一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 ?下一內(nèi)容 2022/8/22 化合物的生成焓 例如：在 K時 這就是 HCl(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓： 反應(yīng)焓變?yōu)椋? )p( g ,H C l )p( g ,Cl21 )p( g ,H21 222 ??? ??△ rHm?() = ?上標(biāo) “ y ” 表示各物均處于標(biāo)準(zhǔn)壓力下。 物 理 化 學(xué) O H ( l )CHg)(Og)(2HC ( s ) 322 21 ???該反應(yīng)的反應(yīng)焓變就是 的生成焓，則： 3C H O H (l)例如：在 K和標(biāo)準(zhǔn)壓力下： )g,H(2)sC,()lOH,CH( 2CC3C yyy mmm HHH D?D?D)lOH,CH( 3C ymH