《第二章-熱力學(xué)第一定律-物理化學(xué)ppt課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第二章-熱力學(xué)第一定律-物理化學(xué)ppt課件.ppt（61頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn) 1.理解系統(tǒng)與環(huán)境、狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)、廣度量和強(qiáng)度量、熱力學(xué)平衡態(tài)、過(guò)程與途徑、狀態(tài)函數(shù)理解系統(tǒng)與環(huán)境、狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)、廣度量和強(qiáng)度量、熱力學(xué)平衡態(tài)、過(guò)程與途徑、狀態(tài)函數(shù)法。（考核概率法。（考核概率100%）2.了解非體積功（考核概率了解非體積功（考核概率1%），理解熱與功、體積功、熱力學(xué)能、恒容熱、恒壓熱及焓），理解熱與功、體積功、熱力學(xué)能、恒容熱、恒壓熱及焓，掌握，掌握熱力學(xué)第一定律、恒容熱、恒壓熱及焓的計(jì)算，蓋斯定律熱力學(xué)第一定律、恒容熱、恒壓熱及焓的計(jì)算，蓋斯定律（考核概率（考核概率100%）3.了解摩爾熱容隨溫度的關(guān)系及平均熱容的表達(dá)、理解

2、恒壓與恒容摩爾熱容的關(guān)系，了解摩爾熱容隨溫度的關(guān)系及平均熱容的表達(dá)、理解恒壓與恒容摩爾熱容的關(guān)系，了解焦耳實(shí)了解焦耳實(shí)驗(yàn)及意義（考核概率驗(yàn)及意義（考核概率1%），理解理想氣體的熱力學(xué)能和焓，掌握理解理想氣體熱力學(xué)能變和焓變的），理解理想氣體的熱力學(xué)能和焓，掌握理解理想氣體熱力學(xué)能變和焓變的計(jì)算，掌握氣體恒容變溫過(guò)程、恒壓變溫過(guò)程和凝聚態(tài)物質(zhì)變溫過(guò)程熱、功、熱力學(xué)能變和焓變的計(jì)計(jì)算，掌握氣體恒容變溫過(guò)程、恒壓變溫過(guò)程和凝聚態(tài)物質(zhì)變溫過(guò)程熱、功、熱力學(xué)能變和焓變的計(jì)算（考核概率算（考核概率100%）4.理解可逆?zhèn)鳠徇^(guò)程、氣體可逆膨脹壓縮過(guò)程、理想氣體恒溫可逆過(guò)程和理想氣體絕熱可逆過(guò)理解可逆?zhèn)鳠徇^(guò)程

3、、氣體可逆膨脹壓縮過(guò)程、理想氣體恒溫可逆過(guò)程和理想氣體絕熱可逆過(guò)程，掌握理想氣體絕熱可逆過(guò)程方程式、可逆過(guò)程功、熱、熱力學(xué)能變和焓變的計(jì)算，掌握理想氣體程，掌握理想氣體絕熱可逆過(guò)程方程式、可逆過(guò)程功、熱、熱力學(xué)能變和焓變的計(jì)算，掌握理想氣體絕熱不可逆過(guò)程功、熱、熱力學(xué)能變和焓變的計(jì)算，理解相、相變焓之摩爾熔化焓、摩爾蒸發(fā)焓、摩絕熱不可逆過(guò)程功、熱、熱力學(xué)能變和焓變的計(jì)算，理解相、相變焓之摩爾熔化焓、摩爾蒸發(fā)焓、摩爾升華焓和摩爾轉(zhuǎn)變焓，掌握相變焓與隨溫度變化的關(guān)系，理解反應(yīng)進(jìn)度、化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式及物質(zhì)的爾升華焓和摩爾轉(zhuǎn)變焓，掌握相變焓與隨溫度變化的關(guān)系，理解反應(yīng)進(jìn)度、化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式及物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，

4、摩爾反應(yīng)焓，標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓。（考核概率標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，摩爾反應(yīng)焓，標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓。（考核概率100%）教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn) 1.理解標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓，恒壓反應(yīng)熱與恒容反應(yīng)熱的關(guān)系，燃燒和爆炸反應(yīng)的理解標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓，恒壓反應(yīng)熱與恒容反應(yīng)熱的關(guān)系，燃燒和爆炸反應(yīng)的最高溫度最高溫度;掌握由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓和標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓，基希霍夫公式（考核概率掌握由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓和標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓，基希霍夫公式（考核概率100%）1 2.1 基本概念及術(shù)語(yǔ)基本概念及術(shù)語(yǔ)1系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)系統(tǒng):研究的對(duì)象研究的對(duì)象（也稱為物系或體系）。也稱為物系或體系）。環(huán)

5、境環(huán)境環(huán)境環(huán)境:系統(tǒng)以外且與系統(tǒng)密切相關(guān)的物質(zhì)及其所在空間。系統(tǒng)以外且與系統(tǒng)密切相關(guān)的物質(zhì)及其所在空間。Zn+HClH2注意注意注意注意:1系統(tǒng)與環(huán)境是根據(jù)研究需要人為劃分的。系統(tǒng)與環(huán)境是根據(jù)研究需要人為劃分的。2系統(tǒng)與環(huán)境間可以有實(shí)際界面，也可以是系統(tǒng)與環(huán)境間可以有實(shí)際界面，也可以是 想象的范圍。想象的范圍。系統(tǒng)系統(tǒng)敞開(kāi)系統(tǒng)敞開(kāi)系統(tǒng)封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng)隔離系統(tǒng)隔離系統(tǒng)系統(tǒng)與環(huán)境間既有能量交換又有物質(zhì)交換；系統(tǒng)與環(huán)境間既有能量交換又有物質(zhì)交換；系統(tǒng)與環(huán)境間只有能量交換而無(wú)物質(zhì)交換；系統(tǒng)與環(huán)境間只有能量交換而無(wú)物質(zhì)交換；系統(tǒng)與環(huán)境間既無(wú)能量交換也無(wú)物質(zhì)交換。系統(tǒng)與環(huán)境間既無(wú)能量交換也無(wú)物質(zhì)交換。Zn

6、+HClH2 反應(yīng)物為系統(tǒng)反應(yīng)物為系統(tǒng) 敞開(kāi)系統(tǒng)敞開(kāi)系統(tǒng)Zn+HClH2反應(yīng)物和產(chǎn)物為系統(tǒng)反應(yīng)物和產(chǎn)物為系統(tǒng)封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng)絕熱容器絕熱容器Zn+HClH2反應(yīng)物和產(chǎn)物為系統(tǒng)反應(yīng)物和產(chǎn)物為系統(tǒng)隔離系統(tǒng)隔離系統(tǒng)22狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)（1）狀）狀 態(tài)態(tài) 系統(tǒng)所有性質(zhì)的總體表現(xiàn)。系統(tǒng)所有性質(zhì)的總體表現(xiàn)。狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)由狀態(tài)所決定的性質(zhì)由狀態(tài)所決定的性質(zhì)。狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)a系統(tǒng)的狀態(tài)一定，狀態(tài)函數(shù)就有定值；系統(tǒng)的狀態(tài)一定，狀態(tài)函數(shù)就有定值；b狀態(tài)函數(shù)的變化值狀態(tài)函數(shù)的變化值X 只取決于始、末狀態(tài)，而與變化的只取決于始、末狀態(tài)，而與變化的 經(jīng)歷無(wú)關(guān)；經(jīng)歷無(wú)關(guān)；X=X2X1c 狀態(tài)

7、函數(shù)的微分狀態(tài)函數(shù)的微分dX為全微分為全微分；（2）廣度量和強(qiáng)度量）廣度量和強(qiáng)度量 廣度量：性質(zhì)與物質(zhì)的數(shù)量成正比，如廣度量：性質(zhì)與物質(zhì)的數(shù)量成正比，如 V，U等；廣度量具有加和性。等；廣度量具有加和性。強(qiáng)度量強(qiáng)度量：性質(zhì)與物質(zhì)的數(shù)量無(wú)關(guān)，如性質(zhì)與物質(zhì)的數(shù)量無(wú)關(guān)，如 T，p等；等；強(qiáng)度量不具有加和性。強(qiáng)度量不具有加和性。（3）平衡態(tài)）平衡態(tài) 系統(tǒng)的溫度、壓力及各個(gè)相中各個(gè)組分的物質(zhì)的量均不隨時(shí)系統(tǒng)的溫度、壓力及各個(gè)相中各個(gè)組分的物質(zhì)的量均不隨時(shí)間變化時(shí)的狀態(tài)。間變化時(shí)的狀態(tài)。系統(tǒng)處在平衡態(tài)，滿足系統(tǒng)處在平衡態(tài)，滿足熱平衡熱平衡 力平衡力平衡 相平衡相平衡 化學(xué)平衡化學(xué)平衡 Zn+HClH233

8、過(guò)程和途徑過(guò)程和途徑過(guò)程：系統(tǒng)從某一狀態(tài)變化到另一狀態(tài)的經(jīng)歷過(guò)程：系統(tǒng)從某一狀態(tài)變化到另一狀態(tài)的經(jīng)歷途徑：實(shí)現(xiàn)過(guò)程的具體步驟途徑：實(shí)現(xiàn)過(guò)程的具體步驟按內(nèi)部物質(zhì)變化的按內(nèi)部物質(zhì)變化的類型，過(guò)程分為類型，過(guò)程分為單純單純pVT變化變化 相變化相變化化學(xué)變化化學(xué)變化根據(jù)過(guò)程進(jìn)行根據(jù)過(guò)程進(jìn)行的特定條件的特定條件恒溫過(guò)程（恒溫過(guò)程（T=T環(huán)境環(huán)境=定值）定值）恒壓過(guò)程（恒壓過(guò)程（p=p環(huán)境環(huán)境=定值）定值）恒容過(guò)程（恒容過(guò)程（V=定值）定值）絕熱過(guò)程（系統(tǒng)與環(huán)境間無(wú)熱交換的絕熱過(guò)程（系統(tǒng)與環(huán)境間無(wú)熱交換的 過(guò)程）過(guò)程）循環(huán)過(guò)程（系統(tǒng)從始態(tài)出發(fā)經(jīng)一系列循環(huán)過(guò)程（系統(tǒng)從始態(tài)出發(fā)經(jīng)一系列 步驟又回到始態(tài)的過(guò)程

9、）步驟又回到始態(tài)的過(guò)程）44功（功（W）廣義功廣義功=廣義力廣義力廣義的位移廣義的位移 單位：?jiǎn)挝唬篔 規(guī)定：環(huán)境對(duì)系統(tǒng)作功規(guī)定：環(huán)境對(duì)系統(tǒng)作功W0 系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功W0 功功體積功體積功W（膨脹功）：膨脹功）：在一定的環(huán)境壓力下，系統(tǒng)的體在一定的環(huán)境壓力下，系統(tǒng)的體積發(fā)生變化而與環(huán)境交換的能量。積發(fā)生變化而與環(huán)境交換的能量。非體積功非體積功W（非膨脹功）非膨脹功）除了體積功以外的一切其它形式的功除了體積功以外的一切其它形式的功體積功體積功W的計(jì)算的計(jì)算 體積功的定義式體積功的定義式 宏觀過(guò)程宏觀過(guò)程：恒外壓過(guò)程：恒外壓過(guò)程：功的性質(zhì)：不是狀態(tài)函數(shù)功的性質(zhì)：不是狀態(tài)函數(shù)，是途徑函數(shù)

10、。，是途徑函數(shù)。5 PPamb，dV0，W0，系統(tǒng)得到功系統(tǒng)得到功 PPamb，dV0，W0，系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功 PPamb0時(shí)，時(shí)，W0氣缸的內(nèi)截面積為氣缸的內(nèi)截面積為As，活塞至氣缸底部的長(zhǎng)度為活塞至氣缸底部的長(zhǎng)度為l，氣體的體積為：氣體的體積為：V=Asl在環(huán)境壓力為在環(huán)境壓力為Pamb下活塞移動(dòng)了下活塞移動(dòng)了dl的距離，則：的距離，則：體積功的定義式體積功的定義式 體積功體積功W的計(jì)算的計(jì)算67W1=0J W2=2042.7J 功不是狀態(tài)函數(shù)，與過(guò)程有關(guān)功不是狀態(tài)函數(shù)，與過(guò)程有關(guān) 82熱（熱（Q）由于系統(tǒng)與環(huán)境之間溫度的不同，導(dǎo)致兩者之間交換的能量單位為由于系統(tǒng)與環(huán)境之間溫度

11、的不同，導(dǎo)致兩者之間交換的能量單位為J規(guī)定：系統(tǒng)吸熱，規(guī)定：系統(tǒng)吸熱，Q0 系統(tǒng)放熱，系統(tǒng)放熱，Q0性質(zhì)：不是狀態(tài)函數(shù)，是途徑函數(shù)。性質(zhì)：不是狀態(tài)函數(shù)，是途徑函數(shù)。注意：注意：微量熱和功分別表示微量熱和功分別表示Q、W 熱和功必須通過(guò)環(huán)境的變化才能表現(xiàn)出來(lái)。熱和功必須通過(guò)環(huán)境的變化才能表現(xiàn)出來(lái)。熱力學(xué)定義的熱，與通常所說(shuō)的物體的熱力學(xué)定義的熱，與通常所說(shuō)的物體的“冷冷”或或“熱熱”中的中的“熱熱”具有不同的含義，也不同于體系的具有不同的含義，也不同于體系的“熱能熱能”3熱力學(xué)能熱力學(xué)能(U)系統(tǒng)內(nèi)部的一切能量系統(tǒng)內(nèi)部的一切能量,也稱為內(nèi)能也稱為內(nèi)能。單位為。單位為J熱力學(xué)能的定義式熱力學(xué)能的定

12、義式U=U2U1=W（Q=0）規(guī)定：規(guī)定：系統(tǒng)內(nèi)能增加系統(tǒng)內(nèi)能增加 U 0系統(tǒng)內(nèi)能減少系統(tǒng)內(nèi)能減少 U 0性質(zhì)：性質(zhì)：狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)9 2.2熱力學(xué)第一定律（本質(zhì)是能量守恒定律）熱力學(xué)第一定律（本質(zhì)是能量守恒定律）U1（狀態(tài)狀態(tài)1）封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng)從環(huán)境吸熱從環(huán)境吸熱 Q從環(huán)境得功從環(huán)境得功 wU2（狀態(tài)狀態(tài)1）U=U2U1或：或：適用條件：封閉系統(tǒng)適用條件：封閉系統(tǒng)各量的符號(hào)：各量的符號(hào)：系統(tǒng)內(nèi)能增加系統(tǒng)內(nèi)能增加 U 0 系統(tǒng)內(nèi)能減少系統(tǒng)內(nèi)能減少 U 0 環(huán)境對(duì)系統(tǒng)作功環(huán)境對(duì)系統(tǒng)作功 W0 系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功 W0 系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)吸熱 Q0 系統(tǒng)放熱系統(tǒng)放熱 Q010 2.3 恒容

13、熱、恒壓熱、焓恒容熱、恒壓熱、焓 1 恒恒 容容 熱熱Qv:系統(tǒng)在恒容且非體積功為零的過(guò)程中與環(huán)境交換的熱。系統(tǒng)在恒容且非體積功為零的過(guò)程中與環(huán)境交換的熱。據(jù)熱一律據(jù)熱一律:若過(guò)程中恒容若過(guò)程中恒容dV0非體積功為零非體積功為零W=0 或或物理意義：物理意義：dV0，W=0 時(shí)，過(guò)程的恒容熱在量值上等于過(guò)程的熱力學(xué)能變。時(shí)，過(guò)程的恒容熱在量值上等于過(guò)程的熱力學(xué)能變。適用條件：封閉系統(tǒng)、恒容、非體積功為零適用條件：封閉系統(tǒng)、恒容、非體積功為零2恒壓熱恒壓熱Qp:系統(tǒng)在恒壓且非體積功為零的過(guò)程中與環(huán)境交換的熱系統(tǒng)在恒壓且非體積功為零的過(guò)程中與環(huán)境交換的熱據(jù)熱一律據(jù)熱一律:恒壓恒壓 p1=p2=pa

14、mb=定值定值 非體積功為零非體積功為零 W=0令：令：H稱為焓稱為焓 或或 物物理理意意義義：恒恒壓壓、非非體體積積功功為為零零的的條條件件下下，過(guò)過(guò)程程的的恒恒壓壓熱熱在在量量值值上上等等于于其其焓焓變變。適用條件：封閉系統(tǒng)、恒壓適用條件：封閉系統(tǒng)、恒壓、非體積功為零非體積功為零113 3、焓、焓11焓的定義式焓的定義式22焓變焓變H=H2 H1=（U2p2V2）（）（U1p1V1）討論：對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)只有凝聚態(tài)物質(zhì)發(fā)生的討論：對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)只有凝聚態(tài)物質(zhì)發(fā)生的PVT變化、相變化和變化、相變化和 化學(xué)變化化學(xué)變化 （PV）0 3 焓的性質(zhì)焓的性質(zhì)焓焓H是狀態(tài)函數(shù)，是狀態(tài)函數(shù)，焓的微變：焓的微變：d

15、H=dUpdVVdp焓具有能量的單位焓具有能量的單位 J，KJ H=U（pV）=UpVVp非體積功為零非體積功為零 恒壓恒壓p=0H=UpVH=U（pV）焓變包括焓變包括 內(nèi)能的變化內(nèi)能的變化,特定條件下的體積功特定條件下的體積功12132.4 摩爾熱容摩爾熱容 1熱容（熱容（C）1 熱容的定義熱容的定義C=QdT （J K1）一般應(yīng)用于純物質(zhì)一般應(yīng)用于純物質(zhì)應(yīng)應(yīng)用用在在非非體體積積功功為為零零、不不發(fā)發(fā)生生相相變變化化，不不發(fā)發(fā)生生化化學(xué)學(xué)變變化化的的過(guò)程。過(guò)程。熱容熱容定壓熱容定壓熱容Cp定容熱容定容熱容CV摩爾定壓熱容摩爾定壓熱容（Jmol1k1）應(yīng)用應(yīng)用摩爾定容熱容摩爾定容熱容Cv,m

16、 應(yīng)用應(yīng)用14氣體恒容變溫過(guò)程氣體恒容變溫過(guò)程氣體恒壓變溫過(guò)程氣體恒壓變溫過(guò)程 理想氣體的變溫過(guò)程理想氣體的變溫過(guò)程 15凝聚態(tài)物質(zhì)變溫過(guò)程凝聚態(tài)物質(zhì)變溫過(guò)程凝聚態(tài)物質(zhì)恒壓變溫過(guò)程凝聚態(tài)物質(zhì)恒壓變溫過(guò)程:體積變化很小體積變化很小 H=U（pV）=UpVVpH UQp Qv16Cp.m 與與Cv.m的關(guān)系有差別的原因分析的關(guān)系有差別的原因分析:因純物質(zhì)的摩爾熱力學(xué)能是因純物質(zhì)的摩爾熱力學(xué)能是T，V的函數(shù)的函數(shù) 恒壓升溫單位熱力學(xué)溫度時(shí)，由于體恒壓升溫單位熱力學(xué)溫度時(shí)，由于體積膨脹，使熱力學(xué)能增加而從環(huán)境吸積膨脹，使熱力學(xué)能增加而從環(huán)境吸收的熱量收的熱量 由于體積膨脹對(duì)環(huán)境作功而從環(huán)境吸由于體積膨脹對(duì)環(huán)境作功而從環(huán)境吸收的熱量收的熱量 p3.Cp.m 與與Cv.m的關(guān)系的關(guān)系17理想氣體理想氣體Cp.m 與與Cv.m的關(guān)系的關(guān)系常溫下，單原子理想氣體常溫下，單原子理想氣體 雙原子理想氣體雙原子理想氣體 5.平均摩爾定壓熱容平均摩爾定壓熱容Cp.m-Cv.m=R注意：平均熱容與溫度T2、T1有關(guān)，溫度范圍不同，即使溫度差相等，平均熱容也不相同。1819 2.5 相變焓相變焓v相是系統(tǒng)中性質(zhì)完