4热力学第一定律焦耳实验恒容热摩尔热容.ppt

作业(第四版)第二章: 7、8、10、12
第五版第二章: 7、8、10、12
预习: 气体可逆膨胀压缩过程()
节流膨胀与焦耳-汤姆逊效应
2017/9/27
§2-1热力学基本概念及术语
§2-2热力学第一定律
§2-3恒容热、恒压热、及焓
§2-4摩尔热容
§2-5热力学第一定律对理想气体的应用
§2-6热力学第一定律对一般固、液体的应用
§2-7热力学第一定律对实际气体的应用
§2-8热力学第一定律对相变化的应用
§2-9热力学第一定律对化学变化的应用
本章小结与学习指导
本章内容
2017/9/27
一、系统与环境
二、系统的性质
三、状态和状态函数
四、平衡态
五、过程和途径
六、过程函数
七、内能
§ 热力学基本概念
2017/9/27
功的分类:
体积功:在环境的压力下,系统的体积发生变化而与环境交换的能量。
非体积功:体积功之外的一切其它形式的功。(如电功、表面功等),以符号W´ 表示。
(W=0 时的W)
2017/9/27
体积功的计算
设活塞无质量、与气缸壁无磨擦,气缸截面积As ,长l ,体积 V= As l 。
若在环境的压力 pamb 下移动dl ,则有:
截面 As
系统
pamb
V=As l
dl

dV = Asdl
环
境
l
2017/9/27
截面 As
系统
pamb
V=As l
dl

dV = Asdl
环
境
l
注意点:
公式中有“-”,因为体积增大,dV>0,而系统对环境
做功,W<0 ; 体积减小,dV<0,系统从环境得功, W > 0 。
对于宏观过程:
对于恒外压过程:
2. 计算功时用的是环境的压力 pamb。
2017/9/27
若始末态相同,途径不同,状态函数(如 p、V 、T、 U)的变化值相同。但是系统从环境所得的功,或对环境所做的功,不一定相同。
一般地,若系统中只有凝聚相存在,无论对于 pVT 变化、相变化还是化学变化,因为体积变化很小,可不必考虑体积功。
功不是状态函数,它应根据具体途径来计算。
与功一样,热是途径函数,与某过程经历的具体途径有关。
不能假设任意途径求算实际的热。
2017/9/27
(条件W=0)
微小功:
功:

只有系统发生一个变化时才有过程函数。
过程函数不仅与始、终态有关,还与途径有关。
没有微分,只有微小量。微小量用Q、W表示。
环积分不一定为零。(不一定∮Q=0)
2017/9/27
以下我们用一个例子来说明这个问题:
例 始态 T =300 K ,p1 = 150 kPa 的某理想气体,n=2 mol,经过下述两不同途径等温膨胀到同样的末态,其 p2 = 50 kPa 。求两途径的体积功。 a. 反抗 50kPa 的恒外压一次膨胀到末态。
b. 先反抗100 kPa 的恒外压膨胀到中间平衡态,再反抗 50 kPa 恒外压膨胀到末态。
2017/9/27
解: 先用理想气体状态方程,求出始末态的体积 V1 = dm3,V2 = dm3,及中间态 p´= 100kPa 下的体积 V´= dm3。再将两种途径图示如下:
p1 = 150 kPa ,
V1 = dm3
p2 = 50 kPa,
V2 = dm3
pamb = p2 = 50kPa
途径 a
p´ = 100 kPa,
V´ = dm3
pamb = p´ =100kPa
步骤 b1
步骤 b2
pamb = p´ = 50kPa
2017/9/27