物理化学知识点总结(热力学第一定律).doc

热力学第一定律一、 基本概念1.系统与环境敞开系统:与环境既有能量交换又有物质交换的系统.封闭系统：与环境只有能量交换而无物质交换的系统.（经典热力学主要研究的系统）孤立系统:不能以任何方式与环境发生相互作用的系统。2。状态函数：用于宏观描述热力学系统的宏观参量，例如物质的量n、温度T、压强p、体积V等。根据状态函数的特点，我们把状态函数分成：广度性质和强度性质两大类。广度性质：广度性质的值与系统中所含物质的量成正比，如体积、质量、熵、热容等，这种性质的函数具有加和性,是数学函数中的一次函数，即物质的量扩大a倍，则相应的广度函数便扩大a倍.强度性质：强度性质的值只与系统自身的特点有关，与物质的量无关,如温度，压力，密度,摩尔体积等。 注：状态函数仅取决于系统所处的平衡状态，而与此状态的历史过程无关，一旦系统的状态确定，其所有的状态函数便都有唯一确定的值.二、热力学第一定律热力学第一定律的数学表达式：对于一个微小的变化状态为：dU=公式说明:dU表示微小过程的内能变化,而Q和W则分别为微小过程的热和功.它们之所以采用不同的符号，是为了区别dU是全微分，而Q和W不是微分。或者说dU与过程无关而Q和W却与过程有关。这里的W既包括体积功也包括非体积功.以上两个式子便是热力学第一定律的数学表达式。它们只能适用在非敞开系统，因为敞开系统与环境可以交换物质，物质的进出和外出必然会伴随着能量的增减，我们说热和功是能量的两种传递形式,显然这种说法对于敞开系统没有意义。三、体积功的计算1.如果系统与环境之间有界面，系统的体积变化时,便克服外力做功。将一定量的气体装入一个带有理想活塞的容器中,活塞上部施加外压。当气体膨胀微小体积为dV时，活塞便向上移动微小距离dl,此微小过程中气体克服外力所做的功等于作用在活塞上推力F与活塞上移距离dl的乘积因为我们假设活塞没有质量和摩擦,所以此活塞实际上只代表系统与环境之间可以自由移动的界面。因此推力F实际上是作用于环境，而由产生的外力则作用于系统,两者属于作用力与反作用力，若A代表活塞的体积，则，积分得到2。如果系统体积膨胀对环境做功,则W0。环境对系统做功体积压缩，则W0。3。若膨胀过程分为无穷多步完成,其中每一步都可以看成是一个平衡态，则可逆膨胀做功计算公式为:由上可知,功与变化的途径有关。可逆膨胀，系统对环境做功最多；可逆压缩,环境对系统做的功最小。热力学的一个过程，其中每一个步骤都可以在相反方向进行而不在环境中引起其他变化,我们称这样的过程叫可逆过程。思考：有人说可逆过程可以理解成可以逆向进行的过程？ 为什么热力学中计算体积功时不用内压用外压？四、热的计算1.等容热效应，由热力学第一定律可知，若系统不做非体积功，且等容条件下（体积功为0），则:，此结果表明,等容且不做非体积功过程的内能变化热效应等于系统等压热效应.2.等压热效应，由热力学第一定律可知，系统在等压条件下，则：由于等压过程中p是常数,即dp=0我们定义H=U+pV，即。对整个过程积分则得到：此结果表明，等压且不做非体积功过程的热效应等于系统焓值的变化.3。热容及简单的变温过程热的计算在物理学中，热容的定义是其意义是在没有非体积功的情况下，将系统的温度升高1K时所吸收的热量，由于热量与过程有关，所以在不同的过程中有不同的热容,我们需要掌握的是等容热容和等压热容。等容热容代表在等容条件下，系统升高1K时所吸收的热量，记作在没有非体积功的条件下,于是由此可知,对于微小的等容简单变温过程有若系统的温度由T1变成T2，则此式两端积分，得到类似地，等压热容,在没有非体积功的条件下，于是由此可知，对于微小的等压简单变温过程有若系统的温度由T1变成T2，则此式两端积分,得到我们知道热容是具有广度性质的函数，除以物质的量n之后，相应的热容就成为了摩尔等容热容和摩尔等压热容，这两个物理量则具有强度性质。5.等容热容与等压热容的关系6。理想气体的热容 由于理想气体的U和H只与温度有关，故故对于理想气体，有7。理想气体的绝热过程，我们需要掌握理想气体的绝热、可逆、且不做非体积功的三个过程方程，这部分大家去翻一翻教材吧。五、实际气体的内能和焓对于一定量的任意气体所以则实际气体任意过程的焓变要通过下式计算Similarly, 对于一定量的任意气体所以则实际气体任意过程的内能变化要通过下式计算以上内容就是热力学第一定律的主要部分剌，希望能给大家一些帮助。