何为热力学？ 电化学 化学平衡 热力学 动力学 物 理 化 学 主要内容 第一节 热力学第一定律 第二节 焓和盖斯定律 第三节 几种焓变 第四节 熵和热力学第三定律 第五节 热力学第二定律 第六节 平衡常数 第一节 热力学第一定律 1、热力学的研究对象 2、系统与环境 3、状态函数 4、热 5、功与体积功 6、热力学能（内能） 7、热力学第一定律 奥恩库尔的永动机 13世纪有一个法国人 叫奥恩库尔，他在一 个轮子的边缘上等间 隔地安装了12根可活 动的锤杆。 2024/1/14 奥恩库尔永动机 奥恩库尔的永动机 轮子能够永不停息地转动下去吗？ 2024/1/14 阿基米德螺旋永动机 16世纪70年代，欧洲大旱， 有人试图设计一种水力机 械，让水自动循环来达到 水轮机的目的。 2024/1/14 阿基米德螺旋泵 阿基米德螺旋永动机 水能一直不断向上流吗？ 1、热力学的研究对象 化学热力学主要研究： (1) 化学过程及其与化学密切相关的物 理过程中的能量转换关系。 （2）判断在某条件下，指定的热力学过程 变化的方向和可能达到的最大限度。 热力学的研究方法 在一定条件下，能判断变化能否发生以 及进行到什么程度，但不考虑变化所需要 的时间。 只考虑变化前后的净结果，不考虑变化 的细节和物质的微观结构。 热力学研究的局限性 对于反应 1H2(g) O2(g) H2O(l) 2 热力学研究认为正向反应的趋势很大， 反应基本可以进行到底，逆反应的趋势极 小。 无法说明：如何使反应发生，反应的速率是 多少，历程如何等。 2、系统和环境 系统（system） 环境 被划定的研究对象称为系 统。 系统 环境（surroundings） 将水作为系统， 其余就是环境 与系统密切相关部分称为环境 根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类： （1）敞开系统（open system） （2）封闭系统（closed system） （3）隔离系统（isolated system） （1）敞开系统（open system） 系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。 环境 有物质交换 敞开系统 有能量交换 敞开系统不属于经典热力学的研究范畴 （2）封闭系统（closed system） 系统与环境之间无物质交换，但有能量交换。 环境 无物质交换 封闭系统 有能量交换 封闭系统是经典热力学的主要研究对象 （3）隔离系统（isolated system） 系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换， 故又称为孤立系统。 环境 无物质交换 隔离系统 无能量交换 3、状态函数 用以描述系统状态的物理量称为“状态函数” 状态函数是系统的单值函数 20℃ 其数值仅取决于系统所处的状态， 与系统的历史无关。 状态函数的改变 5℃ 状态函数的改变仅取决于系统的 始态和终态，与变化的途径无关。 某一状态函数改变值等于该状态 Δt = 5℃-20℃ 函数的终态值减去始态值。 = - 15℃ 状态函数的特性 异途同归，值变相等； 周而复始，数值还原。 1 2 △X=X2-X1 X1 X2 1 2 △X=X1-X1=0 X1 12:31 h h = h2 - h1 h2 h1 4、热 热的定义 由于温差,系统与环境之间传递的能量 热的符号与单位 符号 Q 单位 J 热的取号 系统吸热 Q> 0 系统放热 Q < 0 5、功 功的定义 除热外,系统与环境间传递的其他能量 功的符号与单位 符号 W 单位 J 功的取号 系统得到功 W > 0 系统做功 W < 0 体积功 We p2 体积功计算式： V p12 p2 V1 一次膨胀做功的示意图 例1 273 K，理想气体10 mol，分别求如下2个过程的功 始态 终态 (1) 真空膨胀 (2) 等外压10 kPa一次膨胀 例1 273 K，理想气体10 mol，分别求如下4个过程的功 始态 终态 解： (1) 真空膨胀 δW1 pedV 0 ( pe 0) 例1 273 K，理想气体10 mol，分别求如下4个过程的功 始态 终态 解： 6、热力学能（内能） 只与体系状态有关的体系内部能量称为热力 学能，用符号 U 表示，也叫内能。单位：J 热力学能的特点 （1）其绝对值不可测量，只能测定它的变化 ... ...
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