《物理化學(xué)》電子教案(上冊).doc

_物理化學(xué)電子教案（上冊）2012-2013學(xué)年第一學(xué)期主講教師：趙麗娜工作單位：化學(xué)學(xué)院-可編輯修改-物理化學(xué)電子教案（上冊）學(xué)期教學(xué)內(nèi)容目錄學(xué)期教學(xué)內(nèi)容目錄I課程基本信息III緒 論1第一章 氣體的PVT關(guān)系4§1-1 理想氣體狀態(tài)方程4§1-2 理想氣體混合物5§1-3 氣體的液化及臨界參數(shù)6§1-4 真實(shí)氣體狀態(tài)方程7第二章 熱力學(xué)第一定律8§2-1 熱力學(xué)基本概念8§2-2 熱力學(xué)第一定律11§2-3 恒容及定恒壓下的熱 焓13§2-4 熱容 恒容變溫過程 恒壓變溫過程14§2-5 理想氣體的內(nèi)能和焓 熱容162-6 理想氣體的絕熱過程方程式18§2-7 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)20章末總結(jié)與習(xí)題22第三章 熱力學(xué)第二定律27§3-1 熱力學(xué)第二定律27§3-2 卡諾循環(huán)和卡諾定理29§3-3 熵和熵判據(jù)31§3-4 熵變的計(jì)算及熱力學(xué)第三定律33§3-5 亥姆霍茲函數(shù)與吉布斯函數(shù)35§3-6 G的計(jì)算38§3-7 熱力學(xué)基本方程及重要關(guān)系式39§3-8 克拉貝龍方程41章末總結(jié)與習(xí)題41第四章 多組分系統(tǒng)熱力學(xué)46§4-1 偏摩爾量47§4-2 化學(xué)勢48§4-3 理想液態(tài)混合物50章末總結(jié)與習(xí)題53第五章 化學(xué)平衡56§5-1 反應(yīng)的等溫方程56§5-2 平衡常數(shù)的表示方法59§5-3 各種因素對標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的影響62章末總結(jié)與習(xí)題63第六章 相平衡66§6-1 相律66§6-2 杠桿規(guī)則68§6-3 單組分體系的相圖69§6-4 二組分理想液態(tài)混合物的氣液平衡相圖72§6-5 二組分真實(shí)液態(tài)混合物的氣液平衡相圖73章末總結(jié)與習(xí)題76課程基本信息課程名稱物理化學(xué)課程屬性獨(dú)立授課課程類別專業(yè)必修課授 課對 象2010級化學(xué)專業(yè)及應(yīng)用化學(xué)專業(yè)本科生總學(xué)時(shí)54/學(xué)期考核方式考試教學(xué)時(shí)間2012.9-2013.1學(xué)  分3作業(yè)次數(shù)1次/6學(xué)時(shí)教學(xué)環(huán)節(jié)及學(xué)時(shí)安排緒論（2學(xué)時(shí)）；熱力學(xué)第一定律（16學(xué)時(shí)）；熱力學(xué)第二定律（12學(xué)時(shí)）；多組分系統(tǒng)熱力學(xué)（10學(xué)時(shí)）；化學(xué)平衡（8學(xué)時(shí)）；相平衡（8學(xué)時(shí)）教學(xué)手段及教法建議本課程以講授為主，同時(shí)安排一定量的習(xí)題課和討論課，培養(yǎng)學(xué)生比較系統(tǒng)地掌握物理化學(xué)的基本概念、基礎(chǔ)理論和基本技能，增強(qiáng)分析問題和解決問題的能力。先 修課 程高等數(shù)學(xué)、 普通物理、 無機(jī)化學(xué)、 有機(jī)化學(xué)、 分析化學(xué)教 材物理化學(xué)（第五版），傅獻(xiàn)彩等編，高等教育出版社，2005年參 考書 目物理化學(xué)（第四版），傅獻(xiàn)彩等編，高等教育出版社，1990年物理化學(xué)上、中、下冊，胡英主編，第一版，高等教育出版社，2001年物理化學(xué)上、下冊，宋世謨主編，第四版，高等教育出版社，2001年物理化學(xué)（第三版），上海師大等校編，高等教育出版社，1991年物理化學(xué) 朱文濤編，清華大學(xué)出版社，1995年物理化學(xué)教程（修訂版），姚允斌，朱志昂編，湖南科技出版社，1995年化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)，李大珍編，北京師范大學(xué)出版社，1982年-可編輯修改-_緒 論【教學(xué)重點(diǎn)】1. 介紹物理化學(xué)的定義、目的和內(nèi)容2. 掌握物理化學(xué)的學(xué)習(xí)方法【教學(xué)難點(diǎn)】物理化學(xué)定義及內(nèi)容的理解 【引 言】化學(xué)是研究物質(zhì)性質(zhì)與變化的科學(xué)。自然界的物質(zhì)是由大量的分子、原子等構(gòu)成的，所以從微觀上看，化學(xué)所研究的物質(zhì)變化，實(shí)質(zhì)上就是分子、原子之間相互作用、相互結(jié)合方式及運(yùn)動(dòng)方式的變化。這些分子、原子相互作用及相對運(yùn)動(dòng)均具有一定的能量。故相互作用及運(yùn)動(dòng)方式的變化亦引起能量形式的變化，因而物質(zhì)變化的化學(xué)現(xiàn)象常伴隨著熱、光、電、聲等物理現(xiàn)象。例如：光照射照相底片所引起的化學(xué)反應(yīng)可使圖像顯示出來；蓄電池中電極和溶液之間進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是電流產(chǎn)生的原因等。許多的現(xiàn)象都說明物理現(xiàn)象與化學(xué)現(xiàn)象之間總是緊密聯(lián)系著的?！咎?問】那么什么是物理化學(xué)呢？【板 書】一、物理化學(xué)的定義：從化學(xué)現(xiàn)象與物理現(xiàn)象的聯(lián)系去尋找化學(xué)變化規(guī)律的學(xué)科，也稱為理論化學(xué)。 二、物理化學(xué)的目的：解決生產(chǎn)實(shí)際和科學(xué)實(shí)驗(yàn)向化學(xué)提出的理論問題，從而使化學(xué)更好地為生產(chǎn)實(shí)際服務(wù)?！疽?言】物理化學(xué)要解決哪些問題？或者說其內(nèi)容是什么？【板 書】三、物理化學(xué)的內(nèi)容（解決三個(gè)方面的問題）1. 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度問題化學(xué)熱力學(xué)；2. 化學(xué)反應(yīng)的速率和機(jī)理問題化學(xué)動(dòng)力學(xué)；3. 物質(zhì)的性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系問題物質(zhì)結(jié)構(gòu)。四、物理化學(xué)的形成、發(fā)展和前景【講 解】 1. 形成：19世紀(jì)前期，歐洲發(fā)生產(chǎn)生革命，手工業(yè)向機(jī)械工業(yè)過渡，化學(xué)向現(xiàn)代科學(xué)轉(zhuǎn)化。1804年道爾頓（Dalton）的原子論原子分子學(xué)說；1811年阿伏加德羅(Avogadro)的分子論定比定律；至19世紀(jì)中葉，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，化學(xué)已經(jīng)積累了很多經(jīng)驗(yàn)，在這種情況下，物理化學(xué)逐漸建立起來。2. 發(fā)展：1840年蓋斯(Hess)的熱化學(xué)定律；1869年門捷列夫(Mendeleyev)的元素周期律； 1876年吉布斯(Gibbs)奠定了多相體系的熱力學(xué)理論基礎(chǔ)；1884年范特霍夫(Vant Hoff)創(chuàng)立了稀溶液理論；1886年阿累尼烏斯(Arrhenius)的電離學(xué)說，揭示了電解質(zhì)水溶液本性；1906年能斯特(Nernst)發(fā)現(xiàn)了熱定理，進(jìn)而建立了熱力學(xué)第三定律；18951910年，倫琴(Roentgen)、湯姆遜(Thomson)、密里肯(Millikan)、居里夫人(MarieCurie)、盧瑟福(Ruthrford)、玻爾(Bohr)及愛因斯坦(Einstein)等人相繼發(fā)現(xiàn)X-射線、電子的質(zhì)量和電荷、三種射線、光電效應(yīng)、原子核組成等，產(chǎn)生了舊量子學(xué)說的原子結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)一步的研究創(chuàng)立了量子化學(xué)，使物理化學(xué)進(jìn)入微觀領(lǐng)域。二十世紀(jì)40年代，由于原子能的發(fā)現(xiàn)，大大促進(jìn)了物理化學(xué)的飛速發(fā)展。3. 前景：對研究無機(jī)、有機(jī)、高分子和生化反應(yīng)的機(jī)理，有著重要的啟發(fā)性，如今由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使物理化學(xué)有了更加廣闊的前景?！疽?言】怎樣能夠?qū)W好物理化學(xué)這門課程呢？【板 書】五、物理化學(xué)的學(xué)習(xí)方法1. 注意邏輯推理的思維方法； 2. 注意自己動(dòng)手推導(dǎo)公式；3. 重視多做習(xí)題； 4. 勤于思考?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1. 理想氣體及其狀態(tài)方程的理解；2. 掌握理想氣體混合物的P、V、T關(guān)系；3. 真實(shí)氣體狀態(tài)方程的領(lǐng)會(huì)?！疽?言】由于氣體是氣、液、固三態(tài)中最簡單的一種聚集狀態(tài)，氣態(tài)物質(zhì)的變化在物質(zhì)變化中最有典型意義，所以物理化學(xué)課程一般都由氣態(tài)的學(xué)習(xí)開始。為什么以氣體為研究對象呢？第一章 氣體的PVT關(guān)系§1-1 理想氣體狀態(tài)方程【板 書】一、為什么以氣體為研究對象？1. 對T和P影響敏感； 2. P、V、T定量關(guān)系易發(fā)現(xiàn)； 3. 熱力學(xué)主要研究對象（理想氣體）?！疽?言】從17世紀(jì)中期，人們開始研究低壓下（P<1MPa）氣體的PVT關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了三個(gè)對各種氣體均適用的經(jīng)驗(yàn)定律。【板 書】二、理想氣體狀態(tài)方程式【幻 燈 片】1. 波義爾定律2. 蓋-呂薩克定律3. 阿伏伽德羅定 V/N=K（T、P恒定） 即VN理想氣體狀態(tài)方程式：P1V1/T1=P2V2/T2=PnVn/Tn=K=PV/T【板 書】1Pa1N/m2=105dyn/(102cm)2=10dyn/cm21N=1Kg·m/s2=1000g×100cm/s2=105dyn由mmHg的定義出發(fā)： P=mg/s=vg/s=shg/s=gh（其中汞的密度汞13.595g/cm3）代入:1mmHg=13.595×980.665×10.1=1333.22dym/cm2=133.322N/m2又1atm=760mmHg=101325Pa1atm=760×133.322=1.01325dyn/cm2=1.01325105N/m2R=PV/T=0.08206atmlK-1mol-1 =(1.01325×106dyn/cm2×22.414×103cm3)/273.15Kmol =8.314×107ergsK-1mol-1所以 R=8.314JK-1mol-1R=1.987calK-1mol-1注意：1atml8.314/0.08206=101.3J 1J=0.24cal, 1cal=4.18J, 1J=107ergs（爾格）【板 書】三、理想氣體的特征：1. 分子之間無相互作用力；2. 分子本身不占有體積。 通常把在任何溫度，任何壓力下均服從理想氣體狀態(tài)方程的氣體稱為理想氣體。§1-2 理想氣體混合物【板 書】一、混合物的組成1. 摩爾分?jǐn)?shù)（xB） 2. 質(zhì)量分?jǐn)?shù)（B） 3. 體積分?jǐn)?shù)（B） 二、理想氣體狀態(tài)方程對理想氣體混合物的應(yīng)用【副 板 書】道爾頓分壓定律：混合理想氣體的總壓等于各組分的分壓加和?！咎?問】何謂分壓？【板 書】1. 分壓：各組分在相同溫度下，單獨(dú)存在時(shí)所占據(jù)混合氣體總體積的壓力叫分壓，即P總P1 + P 2 + P 3+ Pi =Pi 由分壓定律：P1n1RT/V，P2n2RT/V，PiniRT/V故P總(n1+ n2+ni) RT/V因?yàn)閚1+ n2+nin總 ，所以 P1/P總n1/n總x1同理可得： Pi/P總xi摩爾分?jǐn)?shù)因此分壓定律數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Pixi P總又因?yàn)?PV=nRT所以V=nRT/P= n1RT/P + n2RT/P + niRT/P = V1+V2+Vi即 V總V1 + V 2 + V 3+ Vi 【講 解】進(jìn)而得出分體積的定義【板 書】2. 分體積：各組分在相同溫度、相同壓力下，單獨(dú)存在時(shí)所占據(jù)的體積，即 Vi/V總 = Xi【板 書】例題1 計(jì)算0、1atm下甲烷氣體的密度。例題2 用細(xì)管連接體積V相等的兩個(gè)玻璃球中放入0、1atm的空氣加以密封，若將其中一個(gè)球加熱至100，另一個(gè)球仍保持0，求容器中氣體的壓力（細(xì)管的體積可忽略不計(jì)）例題3 物質(zhì)的熱膨脹系數(shù)及壓縮系數(shù)的定義如下：1/V(V/T)P ；=-1/V(V/P)T，試求理想氣體的、和溫度、壓力的關(guān)系。§1-3 氣體的液化及臨界參數(shù)【板 書】一、液體的飽和蒸氣壓【引 言】在一個(gè)密閉容器中，當(dāng)溫度一定時(shí)，某一物質(zhì)的氣體和液體可達(dá)成一種動(dòng)態(tài)平衡，即單位時(shí)間內(nèi)由氣體分子變?yōu)橐后w分子的數(shù)目與由液體分子變?yōu)闅怏w分子的數(shù)目相同，宏觀上說即氣體的凝結(jié)速度與液體的蒸發(fā)速度相同。把這種狀態(tài)稱為氣液平衡?！景?書】1. 飽和蒸氣壓：在一定溫度下，與液體成平衡的飽和蒸氣所具有的壓力稱為飽和蒸氣壓。 2. 飽和蒸氣壓的特點(diǎn)： （1）由物質(zhì)的本性所決定的； （2）隨著溫度的升高而增大。 3. 正常沸點(diǎn)：外壓為101.325kPa時(shí)液體的沸騰溫度。4. 臨界參數(shù)：（1）臨界溫度 （2）臨界壓力 （3）臨界摩爾體積§1-4 真實(shí)氣體狀態(tài)方程【板 書】一、范德華方程 (P + a / Vm2) (Vmb) = RT 二、壓縮因子（Z） PV=ZnRT 或 PVm=ZRT 故Z=PV/nRT=PVm/RT Z1時(shí)，為理想氣體； Z<1時(shí)，氣體易于壓縮； Z>1時(shí)，氣體難于壓縮?！净?燈 片】章末總結(jié)與習(xí)題（見習(xí)題冊）第二章 熱力學(xué)第一定律【本章重點(diǎn)】1. 掌握熱力學(xué)基本概念以及熱力學(xué)能、焓的定義； 2. 熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用； 3. 系統(tǒng)的熱力學(xué)能變、焓變以及過程的熱和體積功的計(jì)算?！颈菊码y點(diǎn)】熱力學(xué)基本概念的理解以及熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用【引 言】熱力學(xué)時(shí)研究能量相互轉(zhuǎn)換過程中所應(yīng)遵循的規(guī)律的科學(xué)。它研究在各種物理變化和化學(xué)變化中所發(fā)生的能量效應(yīng)；研究在一定條件下，某過程能否自發(fā)進(jìn)行，如能自發(fā)進(jìn)行，進(jìn)行到什么程度為止，這就是變化的方向和限度的問題。 熱力學(xué)主要包括熱力學(xué)第一定律（化學(xué)過程中能量轉(zhuǎn)化的衡算）、熱力學(xué)第二定律（判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向和限度）和熱力學(xué)第三定律，還有一個(gè)熱力學(xué)第零定律。本章只介紹熱力學(xué)第一定律，其他的定律以后再作介紹。§2-1 熱力學(xué)基本概念【板 書】一、系統(tǒng)和環(huán)境 1. 系統(tǒng)：是所研究的那部分物質(zhì)或空間，即研究的對象； 或?qū)⑺芯康倪@部分物質(zhì)或空間，從其它周圍的物質(zhì)或空間中劃分出來，也稱為體系。 2. 環(huán)境：即系統(tǒng)的環(huán)境，是系統(tǒng)以外與之相聯(lián)系的那部分物質(zhì)，又稱為外界。 根據(jù)系統(tǒng)和環(huán)境之間物質(zhì)和能量交換方式的不同，將系統(tǒng)分為： （1）封閉系統(tǒng)：系統(tǒng)和環(huán)境之間無物質(zhì)交換而有能量交換； （2）隔離系統(tǒng)：系統(tǒng)和環(huán)境之間無物質(zhì)交換也無能量交換； （3）敞開系統(tǒng)：系統(tǒng)和環(huán)境之間有物質(zhì)交換也有能量交換。環(huán)境系統(tǒng)【講 解】封閉系統(tǒng)是我們最常遇到的系統(tǒng)，是研究的重點(diǎn)?！疽?言】下面介紹另外兩個(gè)概念【板 書】二、狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)1. 狀態(tài)：是指系統(tǒng)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。2. 狀態(tài)性質(zhì)：是指系統(tǒng)狀態(tài)的性質(zhì)，也叫狀態(tài)函數(shù)?！局v 解】如質(zhì)量、體積、溫度、壓力、濃度等以及內(nèi)能、焓、熵等，以后還會(huì)學(xué)到熱力學(xué)能、焓、熵、自由能等。當(dāng)所有的狀態(tài)性質(zhì)都不隨時(shí)間而發(fā)生變化時(shí)，則稱系統(tǒng)處于一定的狀態(tài)。這些性質(zhì)中只要有任意一個(gè)發(fā)生了變化，就說系統(tǒng)的熱力學(xué)狀態(tài)發(fā)生了變化?！景?書】按性質(zhì)的數(shù)值是否與物質(zhì)的數(shù)量有關(guān)，可將其分為兩類： （1）廣度量（容量性質(zhì)）：性質(zhì)與物質(zhì)的數(shù)量稱正比的，有加和性；如質(zhì)量、體積、熱力學(xué)能等； （2）強(qiáng)度量（強(qiáng)度性質(zhì)）：性質(zhì)與物質(zhì)的數(shù)量無關(guān)的，無加和性；如溫度、壓力、密度等。 注意：廣度量與廣度量之比為強(qiáng)度量，廣度量與強(qiáng)度量之積為廣度量?！疽?言】上面所討論的狀態(tài)，指的是平衡狀態(tài)，簡稱平衡態(tài)。所謂平衡態(tài)是指在一定條件下，系統(tǒng)中各個(gè)相的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化，且將系統(tǒng)與環(huán)境隔離，系統(tǒng)的性質(zhì)仍不改變的狀態(tài)。只有當(dāng)系統(tǒng)處于平衡態(tài)時(shí)，每個(gè)相的各種性質(zhì)才有確定不變的值。 那么，系統(tǒng)處于平衡態(tài)應(yīng)滿足哪些條件呢？【板 書】3. 系統(tǒng)處于平衡態(tài)應(yīng)滿足的條件： （1）系統(tǒng)內(nèi)部處于熱平衡，即系統(tǒng)有單一的溫度； （2）系統(tǒng)內(nèi)部處于力平衡，即系統(tǒng)有單一的壓力； （3）系統(tǒng)內(nèi)部處于相平衡，即系統(tǒng)內(nèi)宏觀上沒有任何一種物質(zhì)從一個(gè)相轉(zhuǎn)移到另一個(gè)相； （4）系統(tǒng)內(nèi)部處于化學(xué)平衡，即宏觀上系統(tǒng)內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)已經(jīng)停止。 總之，當(dāng)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)，即為平衡態(tài)?！局v 解】幾點(diǎn)說明：系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)只說明系統(tǒng)當(dāng)時(shí)所處的狀態(tài)，而不能說明系統(tǒng)以前或以后的狀態(tài)； 系統(tǒng)的狀態(tài)性質(zhì)之間不是互相獨(dú)立的，而是互相關(guān)聯(lián)的； 定量定組成的封閉系統(tǒng)，兩個(gè)狀態(tài)函數(shù)就可以確定體系的狀態(tài)。【引 言】系統(tǒng)的性質(zhì)決定于系統(tǒng)的狀態(tài)。系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，其一系列性質(zhì)也隨之變化。各性質(zhì)的改變值只取決于系統(tǒng)的變化前、變化后的狀態(tài)（即始態(tài)、終態(tài)），與變化時(shí)系統(tǒng)所經(jīng)歷的途徑無關(guān)。那么什么是途徑呢？它與過程有何區(qū)別呢？下面就來介紹一下途徑和過程這兩個(gè)概念。【板 書】三、過程和途徑 過程：是系統(tǒng)狀態(tài)所發(fā)生的一切變化。 途徑：是系統(tǒng)由同一始態(tài)到同一終態(tài)的不同方式，或完成某一過程的具體步驟，也稱為途徑，或?qū)崿F(xiàn)某一過程的具體步驟?！局v 解】 如果系統(tǒng)的狀態(tài)是在溫度一定的條件下發(fā)生了變化，可稱為定溫過程；同理還有定壓過程、定容過程以及循環(huán)過程等?！景?書】4. 根據(jù)過程發(fā)生時(shí)的條件，可將過程分為： 等溫過程：T1=T2 =Te 且PVK，注意：不要理解為過程中溫度保持不變，而是始態(tài)和終態(tài)的溫度相同。 等壓過程：P1=P2=Pe 且V/TK，若PeK稱為恒外壓過程（注意區(qū)別于恒壓過程）。 等容過程：V1=V2 且P/V=K 即始態(tài)和終態(tài)體積相同。 絕熱過程：系統(tǒng)和環(huán)境之間不存在熱量傳遞即Q=0；若過程進(jìn)行極迅速或瞬間完成均可視為絕熱過程。 循環(huán)過程：系統(tǒng)從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一系列的變化又回到原來的狀態(tài)，其狀態(tài)函數(shù)的改變值為0?！疽?言】下面介紹狀態(tài)函數(shù)和全微分性質(zhì)?！景?書】5. 狀態(tài)函數(shù)和全微分性質(zhì) 設(shè)Z=f(T,P)是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)，則Z的值只決定于體系的狀態(tài)，體系由A 態(tài)改變到B態(tài)，Z值的改變?yōu)閆ZB-ZA=dZ,若在循環(huán)過程中的變化為dZ0。 Z的全微分形式：dZ（Z/T）PdT+(Z/P)TdP； 狀態(tài)函數(shù)的二階偏導(dǎo)數(shù)與求導(dǎo)的次序無關(guān)，即/P（Z/T）PT =/T（Z/P）TP； 狀態(tài)函數(shù)偏導(dǎo)數(shù)的倒數(shù)關(guān)系：（P/T）V=1/（T/P）V； 狀態(tài)函數(shù)偏導(dǎo)數(shù)的循環(huán)關(guān)系：（P/T）V（T/V）P（V/P）T-1； 已知dZ（Z/T）PdT+(Z/P)TdP，兩端除以dT，V不變的條件下，得：（Z/T）V =（Z/T）P +（Z/P）T（P/T）V 。§2-2 熱力學(xué)第一定律【本節(jié)重點(diǎn)】熱力學(xué)第一定律的本質(zhì)的理解【本節(jié)難點(diǎn)】熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式及其應(yīng)用【引 言】熱力學(xué)第一定律的本質(zhì)是能量守恒定律。能量不能無中生有，也不能無形消滅。它只能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式，而且不同形式的能量在相互轉(zhuǎn)化時(shí)有著嚴(yán)格的當(dāng)量關(guān)系，這就是著名的熱功當(dāng)量?！景?書】一、功（W） 系統(tǒng)與環(huán)境之間交換的能量有兩種形式：功和熱。 1. 功的符號為W，單位為J或kJ； 2. W>0時(shí)，是環(huán)境對系統(tǒng)作功；W<0時(shí)，時(shí)系統(tǒng)對環(huán)境作功； 3. 功分為體積功（膨脹功）W和非體積功W（如電功、表面功等）； 4. 功不是狀態(tài)函數(shù)，不具有全微分性質(zhì)，微量功記作W而不是dW?！景?書】二、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稱為熱。 1. 熱的符號為Q，單位為J或kJ； 2. Q>0時(shí)，表示系統(tǒng)吸熱；Q<0時(shí)，表示系統(tǒng)放熱； 3. 熱不是狀態(tài)函數(shù)，不具有全微分性質(zhì)，微量熱記作Q而不是dQ。 三、熱力學(xué)能（U） 也叫內(nèi)能，符號為U，單位是J或kJ，是系統(tǒng)內(nèi)部的一切能量，是狀態(tài)函數(shù)，廣度量。 絕熱條件下，系統(tǒng)始態(tài)熱力學(xué)能為U1，終態(tài)的熱力學(xué)能為U2，則有 U=U2U1W(Q=0)?！景?書】四、熱力學(xué)第一定律 1. 本質(zhì)：能量守恒 2. 表達(dá)式：UQ+W （孤立系統(tǒng)U0） 3. 文字表述：第一類永動(dòng)機(jī)是不可能造成的 【提 問】五、功和熱的聯(lián)系與區(qū)別 1. 功和熱均存在于過程中，是被交換的能量； 2. 功和熱必須由環(huán)境收到影響來顯示； 3. 單位是J或kJ； 4. 功和熱都是代數(shù)量，系統(tǒng)吸熱為正值，系統(tǒng)放熱為負(fù)值；系統(tǒng)對環(huán)境作功為正值，環(huán)境對系統(tǒng)作功為負(fù)值； 5. 功和熱都是過程量，與途徑有關(guān)；都不是狀態(tài)函數(shù)，不具有全微分性質(zhì)?！景?書】六、體積功 因系統(tǒng)體積變化而引起的系統(tǒng)與環(huán)境之間交換的功稱為體積功?！靖?板 書】Fe W=Fe·dl=PeA·dl=PedV 即W=PedV注意：不論系統(tǒng)是膨脹還是壓縮，體積功都是用PedV來表示； 只有PdV這個(gè)量才是體積功，PV或VdP都不是體積功。【引 言】下面討論幾個(gè)特定的過程?！景?書】1. 定溫條件下，氣體向真空自由膨脹（不反抗外壓即Pe0）： Pe0 W02. 恒容過程：dV0 W= PedV=03. 恒壓過程：PeK W=PeV=Pe(V2-V1)4. 等溫可逆膨脹：W=nRTln(V2/V1) 5. 絕熱可逆過程：Q=0 W=DU 根據(jù)絕熱可逆過程方程式求PVT 6. 絕熱不可逆過程：Q=0 W=DU §2-3 恒容及定恒壓下的熱 焓【引 言】在化學(xué)化工中經(jīng)常遇到兩種特定條件下的過程，即恒容熱和恒壓熱?！景?書】一、恒容熱（QV） 是系統(tǒng)在恒容且非體積功為零的過程中與環(huán)境交換的熱。 有： dU =Q - PedV (1)對定容條件下發(fā)生的過程來說，dV0，故 dU =Q積分后則有 QvU【講 解】因?yàn)閁只取決于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)，所以恒容熱Qv也取決于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)?！靖?板 書】對恒壓下發(fā)生的過程來說，因?yàn)镻外P始P終，且是一常數(shù)，因此將（1）式積分得： QPU + P外V (2) 即QP（U2-U1） + P外(V2-V1) （U2+P2V2）(U1+P1V1)此時(shí)將（U+PV）定義為新的狀態(tài)性質(zhì)稱為焓，用符號H表示?！景?書】二、焓（H）H = U + PV 則 H H2 - H1 = U + （PV）若P一定時(shí)，HU + PV ，與（2）式比較得出恒壓熱QP?！景?書】三、恒壓熱（QP） QP H【講 解】因?yàn)镠是狀態(tài)性質(zhì)的變化，只取決于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)，所以定壓熱QP也只取決于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)?！靖?板 書】見教材習(xí)題。§2-4 熱容 恒容變溫過程 恒壓變溫過程【板 書】一、熱容（C） 是指在不發(fā)生相變化、化學(xué)變化和非體積功為零時(shí)Q與dT之比。 一般應(yīng)用于純物質(zhì)的熱容，即CQ/dT，單位為J·K-1。 1. 定容熱容（CV）：CVQV/dT=(U/T)VdU/dT 2. 定壓熱容（CP）：CPQP/dT=(H/T)PdH/dT 3. 摩爾定容熱容（CV，m）：CV，mCV /n =(Um/T)V 4. 摩爾定壓熱容（CP，m）：CP，mCP /n =(Hm/T)P 5. 質(zhì)量定容熱容（比定容熱容）：CVCV /m =(u/T)V 6. 質(zhì)量定壓熱容（比定壓熱容）：CPCP/m =(h/T)P 其中CV 、CP為廣度性質(zhì)，CV，m 、CP，m 為強(qiáng)度性質(zhì)?！疽?言】應(yīng)熟記下面幾點(diǎn)內(nèi)容【板 書】1. 對于理想氣體：CP，m- CV，mR，rCP，m/CV，m 2. 單原子分子理想氣體：CV，m3/2 R，CP，m5/2 R 雙原子分子理想氣體：CV，m5/2 R，CP，m7/2 R 多原子分子理想氣體：CV，m3 R，CP，m4 R【板 書】二、氣體恒容變溫過程 理想氣體恒容從T1變溫到T2的過程，因非體積功等于零，則 QVdU=n CV，mdT 積分得： QVUn CV，mdTn CV，m(T2-T1) 三、氣體恒壓變溫過程 理想氣體恒壓從T1變溫到T2的過程，因非體積功等于零，則 QPdH=n CP，mdT 積分得： QPHn CP，mdTn CP，m(T2-T1) 四、凝聚態(tài)物質(zhì)變溫過程 只要凝聚態(tài)（液態(tài)或固態(tài)）壓力變化不大，體積變化不大，均有Un CV，m(T2-T1) ，Hn CP，m(T2-T1)§2-5 理想氣體的內(nèi)能和焓 熱容【本節(jié)重點(diǎn)】掌握理想氣體內(nèi)能和焓的定義以及熱容的概念及性質(zhì)【本節(jié)難點(diǎn)】理解理想氣體的內(nèi)能和焓并學(xué)會(huì)應(yīng)用熱容來解決問題【引 言】1843年焦耳設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：打開連通器的活塞，使氣體向真空膨脹，然后觀察水的溫度有沒有變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣體在低壓時(shí)水浴的溫度沒有變化即T0。說明此過程中系統(tǒng)和環(huán)境之間沒有熱交換，即Q0；又因?yàn)橄蛘婵张蛎洠蔠0，因此該過程的U0?！景?書】一、理想氣體的內(nèi)能 對純物質(zhì)單相密閉系統(tǒng)，dU（U/T）VdT+(U/V)TdV，將此公式用于焦耳實(shí)驗(yàn)，則因dU0，故（U/T）VdT+(U/V)TdV0由于焦耳實(shí)驗(yàn)中dT0，dV>0，所以(U/V)T0?！局v 解】上式說明，氣體在定溫條件下，改變體積時(shí)，系統(tǒng)的內(nèi)能不變，即內(nèi)能只是溫度的函數(shù)而與體積無關(guān)，即U=f（T）。【板 書】理想氣體的內(nèi)能只是溫度的函數(shù)，與體積或壓力無關(guān)：U=f（T），實(shí)際氣體的內(nèi)能(U/V)T0。【引 言】根據(jù)焓的定義H = U + PV，恒溫下對體積V求偏導(dǎo)數(shù)，可得： （H/V）T =(U/V)T +(PV)/VT對理想氣體來說，由于(U/V)T0，又因?yàn)楹銣叵翽V常數(shù)，故(PV)/VT0，故(H/V)T0?！景?書】二、理想氣體的焓 (H/V)T0，理想氣體的焓也是溫度的函數(shù)，與體積或壓力無關(guān)，即H=f（T）。結(jié)論：理想氣體的定溫過程中，U0，H0?！景?書】三、熱容 系統(tǒng)每升高單位溫度所需要吸收的熱叫熱容，即CQ/dT。(1) 定容熱容(Cv) 定容條件下的熱容稱為定容熱容Cv，即CvQv/dT。若系統(tǒng)只做體積功不做其他功時(shí)，定容下系統(tǒng)所吸收的熱等于內(nèi)能的增加，即 QvdU，故 Cv(U/T)V，則 （dU）VCvdT。 (2) 定壓熱容(CP) 定壓條件下的熱容稱為定壓熱容CP，即CPQP/dT。同定容熱容相同，有 QPdH，故 CP(H/T)P，則 （dH）PCPdT?！疽?言】理想氣體的定容熱容與定壓熱容有什么關(guān)系呢?【板 書】(3)定壓熱容與定容熱容的關(guān)系 對理想氣體來說，在定容或定壓過程中，而且在無化學(xué)變化，只做體積功的任意過程中，均有：dUCvdT，dHCPdT。根據(jù)焓的定義 H U + PV,微分可得：dHdU +d（PV）故 CPdTCvdT+nRdT 即 CP Cv+nR CPCvnR若對1摩爾理想氣體，則有CP，mCv,mR其中CP，m稱為摩爾定壓熱容；Cv,m稱為摩爾定容熱容。2-6 理想氣體的絕熱過程方程式【本節(jié)重點(diǎn)】理解理想氣體的絕熱過程并掌握絕熱過程方程式【本節(jié)難點(diǎn)】絕熱過程方程式的應(yīng)用【導(dǎo) 言】過程的進(jìn)行需要有推動(dòng)力。傳熱過程的推動(dòng)力是環(huán)境與系統(tǒng)間的溫差，氣體膨脹壓縮過程的推動(dòng)力是環(huán)境與系統(tǒng)間的壓力差。若過程的推動(dòng)力無限小，系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與環(huán)境之間無限接近于平衡狀態(tài)，因而過程進(jìn)行得無限緩慢，當(dāng)系統(tǒng)沿原途徑逆向回到原狀態(tài)時(shí)，環(huán)境也恢復(fù)到原狀態(tài)?！景?書】一、可逆過程與不可逆過程1、 可逆過程：系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與環(huán)境間在一系列無限接近平衡條件下進(jìn)行的過程稱為可逆過程?；颍涸谀尺^程進(jìn)行之后，若系統(tǒng)恢復(fù)原狀的同時(shí)，環(huán)境也能恢復(fù)原狀而未留下任何永久性的變化，則該過程稱為可逆過程。2、 不可逆過程：若過程的推動(dòng)力不是無限小，系統(tǒng)與環(huán)境之間并 非處于平衡狀態(tài)，則該過程為不可逆過程。3、 可逆過程的特征 可逆過程的推動(dòng)力無限小，其間經(jīng)過一系列平衡態(tài)，過程進(jìn)行得無限緩慢。 可逆過程結(jié)束后，系統(tǒng)若沿原途徑逆向進(jìn)行回復(fù)到原狀態(tài)，則環(huán)境也同時(shí)回復(fù)到原狀態(tài)。 可逆過程系統(tǒng)對環(huán)境作最大功，環(huán)境對系統(tǒng)作最小功?！疽?言】為了推導(dǎo)理想氣體的絕熱可逆過程方程式，首先介紹一下什么是絕熱過程。 【板 書】二、絕熱過程 系統(tǒng)既沒有從環(huán)境中吸收熱量也沒有放熱到環(huán)境中去的過程，絕熱過程可以可逆地進(jìn)行，也可以不可逆地進(jìn)行。【副 板 書】定溫過程與絕熱過程的區(qū)別定溫過程：系統(tǒng)溫度恒定，系統(tǒng)與環(huán)境之間有熱量的交換；絕熱過程：系統(tǒng)與環(huán)境之間沒有熱量交換，所以系統(tǒng)溫度會(huì)有變化?！景?書】二、絕熱過程方程式 由于絕熱過程有Q0 故dU =-W，因?yàn)槿我膺^程中理想氣體的dU=nCv,mdT 而 WPdV 所以nCv,mdTPdV 又因?yàn)?P=nRT/V 于是 nCv,mdT/TnRdV/V 或 Cv,mdT/TRdV/V積分上式得： Cv,mlnT2/T1RlnV2/V1又因?yàn)槔硐霘怏w的 T2/T1P2V2/P1V1， CP，mCv,mR代入上式得：Cv,mlnP2/P1CP，mln V1/V2 或 P2/P1（V1/V2）CP，m/Cv,m令CP，m/Cv,m， 所以 P1V1P2V2 或 PV常數(shù)同理可證： TV1常數(shù) TP1常數(shù)【板 書】三、絕熱可逆過程功的計(jì)算 詳見習(xí)題冊【板 書】四、相變化過程1. 系統(tǒng)內(nèi)性質(zhì)完全相同的均勻部分。2. 相變焓：恒溫恒壓下 QP H W = - PV - PV（g） - nRT U =H *(PV) H- nRT3. 相變焓與溫度的關(guān)系 Hm（T2）= Hm(T1) + CP,MdT這是由一個(gè)溫度下的摩爾相變焓求另一個(gè)溫度下摩爾相變焓的公式【幻 燈 片】五、功的計(jì)算1. 定溫條件下、氣體向真空自由膨脹：不反抗外壓 即 Pamb = 0 W = 02. 恒容過程： dV = 0 W = 03. 恒壓過程： P1 = P2 = Pamb W = - Pamb（V2 V1）= -P2V2 + P1V1 = - nRT2 + nRT1 = nR（T1-T2） 4. 恒外壓過程： W = - Pamb（V2 V1） 5. 等溫可逆膨脹： W = - nRT lnV2/V1 = nRT lnP2/P1 6. 絕熱可逆過程的體積功：W = - PambdV = - PdV = - P1V1r dV/Vr = - P1V1r*V(1-r)/(1- r)= - P1V1r*(1/V2r 1 /(1- r)§2-7 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)【本節(jié)重點(diǎn)】 1. 對化學(xué)計(jì)量數(shù)的理解以及標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓的掌握。2. 學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓和標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓及標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓的計(jì)算。3. 節(jié)流膨脹與焦耳湯姆遜效應(yīng)的理解。【本節(jié)難點(diǎn)】 1. 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓定義的理解2. 掌握節(jié)流膨脹的特點(diǎn)及焦湯系數(shù)。【板 書】一、化學(xué)計(jì)量數(shù)將任一化學(xué)反應(yīng)方程式 aA + bB = yY + zZ寫作 0 = - aA - bB + yY + zZ并表示成 0 = VBB 式中 B為化學(xué)反應(yīng)中的分子、原子或離子。VB稱為B的化學(xué)計(jì)量數(shù)。反應(yīng)物A，B的化學(xué)計(jì)量數(shù)為負(fù)，產(chǎn)物Y，Z的化學(xué)計(jì)量數(shù)為正。同一化學(xué)反應(yīng)，方程式寫法不同，則同一物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)不同?！景?書】二、摩爾反應(yīng)焓1. 反應(yīng)焓 rH是指在一定溫度壓力下，化學(xué)反應(yīng)中生成的產(chǎn)物的焓與反應(yīng)掉的反應(yīng)物的焓之差 rH =H（產(chǎn)物）-H（反應(yīng)物）。2. 摩爾反應(yīng)焓等于參加反應(yīng)各物質(zhì)的偏摩爾焓與其化學(xué)計(jì)量數(shù)的乘積之和。注意：使用摩爾反應(yīng)焓時(shí)應(yīng)指明化學(xué)反應(yīng)方程式。【板 書】三、標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓（rHmø） 標(biāo)準(zhǔn)壓力Pø=100kPa。標(biāo)準(zhǔn)溫度為250C，稱為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)反應(yīng)任一溫度化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓就是在該溫度下各自處在純態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)壓力下的這一過程的摩爾反應(yīng)焓。即標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓為 rHmø =BHmø（B）【板 書】四、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓及由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓。1. 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 （fHmø）一定溫度下由熱力學(xué)穩(wěn)定單質(zhì)生成化學(xué)計(jì)量數(shù) rB = 1 的物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓，稱為物質(zhì)B在該溫度下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓等于零。 2. rHmø =Bf Hmø（B）在一定溫度下化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓，等于同樣溫度下反應(yīng)前后各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與其化學(xué)計(jì)量數(shù)的乘積之和?！景?書】五、標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓及由標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓 1. 標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓（CHmø ） 一定溫度下化學(xué)計(jì)量數(shù)B = - 1的有機(jī)物B與氧氣進(jìn)行完全燃燒反應(yīng)生成規(guī)定的燃燒產(chǎn)物時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓，稱為物質(zhì)B在該溫度下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓。 2. rHmø = - BC Hmø（B） 在一定溫度下有機(jī)化學(xué)放映的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓等于同樣溫度下反應(yīng)前后各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓與其化學(xué)計(jì)量數(shù)的乘積之和的負(fù)值。【幻 燈 片】 焦耳湯姆遜實(shí)驗(yàn)【板 書】六、節(jié)流膨脹過程1. 在絕熱條件下，氣體始末態(tài)壓力分別保持恒定條件下的膨脹過程稱為節(jié)流膨脹過程。2. 熱力學(xué)特點(diǎn)：絕熱恒焓降壓過程。3. 焦耳湯姆遜系數(shù)（節(jié)流膨脹系數(shù)）J-T(T/P)H 單位為K/Pa因?yàn)槭桥蛎涍^程，所以dP 0當(dāng)J-T >0時(shí)，dP<0，dT<0 表明節(jié)流膨脹后制冷（溫度下降）。當(dāng)J-T <0時(shí)，dP<0，dT>0 表明節(jié)流膨脹后制熱（溫度升高）。當(dāng)J-T =0時(shí)，dP=0，dT=0 表明節(jié)流膨脹后溫度不變。章末總結(jié)與習(xí)題一、主要內(nèi)容1. 功(W) 膨脹功：，不是狀態(tài)函數(shù)，膨脹功為負(fù)，壓縮功為正。 熱(Q)：不是狀態(tài)函數(shù)，系統(tǒng)吸熱為正，放熱為負(fù)。2. 熱力學(xué)第一定律（能量守恒定律） 數(shù)學(xué)表達(dá)式為：3. 焓() 定義式為： 理想氣體的熱力學(xué)能和焓只是溫度的函數(shù)，即 和 。4. 熱容(C) 定義式：(1) 等壓熱容() (由定義式而來) （適用于封閉系統(tǒng)，不做非膨脹功，等壓過程）(2) 等容熱容（） (由定義式而來) （適用于封閉系統(tǒng)，不做非膨脹功，等容過程）(3) 、的值及二者的關(guān)系 單原子分子 雙原子分子 三原子分子 二者關(guān)系 5. 理想氣體絕熱可逆過程方程式 二、基本公式1. 熱力學(xué)第一定律 或 適用于封閉系統(tǒng)2. 恒容熱與熱力學(xué)能、恒壓熱與焓 或 適用于封閉系統(tǒng)的恒容，Wf =0的過程 或 適用于封閉系統(tǒng)的恒壓，Wf =0的過程3. 理想氣體的熱力學(xué)能變和焓變 適用于理想氣體的任何單純變化的過程4. 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算 5. 功的計(jì)算 適用于恒外壓過程 適用于理想氣體的恒壓變溫過程 適用于一定的封閉系統(tǒng)理想氣體的絕熱過程 適用于理想氣體等溫可逆過程三、習(xí)題1. 填空(1) 理想氣體從，絕熱向真空膨脹至，則此過程的 0， 0， 0， 0。(2)，下，固體冰融化為水，其過程的 0, 0, 0, 0。(3) 所謂狀態(tài)是指系統(tǒng)所有性質(zhì)的 。而平衡態(tài)則是指系統(tǒng)的狀態(tài) 的情況，系統(tǒng)處于平衡態(tài)的三個(gè)條件分別是系統(tǒng)內(nèi)必須達(dá)到 平衡， 平衡與 平衡。(4) 范德華氣體狀態(tài)方程為 。2. 選擇題（1）下列敘述中不具狀態(tài)函數(shù)特征的是（ ） A. 系統(tǒng)狀態(tài)確定后，狀態(tài)函數(shù)的值也確定 B. 系統(tǒng)變化時(shí)，狀態(tài)函數(shù)的改變值只由系統(tǒng)的初終態(tài)決定 C. 經(jīng)循環(huán)過程，狀態(tài)函數(shù)的值不變 D. 狀態(tài)函數(shù)具有加和性（2）下列敘述中，不具可逆過程特征的是（ ）A. 過程的每一步都接近平衡態(tài)，故進(jìn)行得無限緩慢B. 沿原途徑反向進(jìn)行，每一小步系統(tǒng)與環(huán)境均能復(fù)原C. 過程的初態(tài)與終態(tài)必定相同D. 過程中，若做功則做最大功，若耗功則耗最小功（3）下列敘述中正確的是（ ）A. 物體溫度越高，說明其內(nèi)能越大 B. 物體溫度越低，說明所含熱量越多C. 凡系統(tǒng)溫度升高，就肯定是它吸收了熱 D. 凡系統(tǒng)溫度不變，說明它既不吸熱也不放熱（4）下面關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的描述中，不正確的是（ ）A. 生成反應(yīng)中的單質(zhì)必須是穩(wěn)定的相態(tài)單質(zhì)B. 穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓被定為零C. 生成反應(yīng)的溫度必須是D. 生成反應(yīng)中各物質(zhì)所達(dá)到的壓力必須是（5）功的計(jì)算公式為，下列過程中不能用此公式的是（ ） A. 理想氣體的可逆絕熱過程 B. 理想氣體的絕熱恒外壓過程C. 實(shí)際氣體的絕熱過程 D. 凝聚系統(tǒng)的絕熱過程（6）熱力學(xué)第一定律以表示時(shí)，其使用條件是（ ）A任意系統(tǒng) B.隔離系統(tǒng) C. 封閉系統(tǒng) D. 敞開系統(tǒng)(7) 下列說法中正確的是（ ）A. 物體的溫度越高，則熱能越大 B. 物體的溫度越高，則內(nèi)能越大C. 物體的溫度越高，則熱量越大 D. 以上答案均不正確3. 寫出下列公式的適用條件（1） 適用于封閉系統(tǒng)，Wf =0（2） 適用于封閉系統(tǒng)，平衡態(tài) （3）, 適用于封閉系統(tǒng)，平衡態(tài)，Wf =0的等壓、等容過程（4）和 適用于封閉系統(tǒng)，平衡態(tài)，Wf =0，狀態(tài)連續(xù)變化的等壓、等容過程，對于理想氣體狀態(tài)變化時(shí)適用于除等溫過程以外的一切。（5） 適用于封閉系統(tǒng)，平衡態(tài)，Wf =0，理想氣體等溫可逆過程（6） 適用于封閉系統(tǒng)，平衡態(tài)，Wf =0，等外壓過程（7） 適用于封閉系統(tǒng)，平衡態(tài)，Wf =0，理想氣體絕熱可逆過程（8） = 適用于封閉系統(tǒng)，平衡態(tài)，Wf =0，理想氣體絕熱過程4. 計(jì)算（一）有（視為理想氣體），初始體積為，在恒定溫度為時(shí)，經(jīng)下列過程膨脹到終態(tài)的體積為，計(jì)算各過程的、和。（1）自由膨脹；（2）反抗恒定外壓100kPa膨脹；（3）可逆膨脹。（二）1mol單原子理想氣體，始態(tài)為2×100kPa、11.2dm3，經(jīng)pT=常數(shù)的可逆過程，壓縮到終態(tài)為4×100kPa，已知。求：（1）終態(tài)的體積和溫度。（2）和。（3）所作的功。（三）1molO2由293.2K，20dm3反抗P外Pø的恒外壓迅速膨脹（可視為絕熱）至壓力也為Pø，計(jì)算終態(tài)的溫度、體積、體系的內(nèi)能變化和及焓的變化（Pø為100kPa）。（四）在298K時(shí)，有一定量的單原子理想氣體（），從始態(tài)20×100kPa及20dm3經(jīng)下列不同過程膨脹到終態(tài)壓力為100kPa，求、和。（1）等溫可逆膨脹；（2）絕熱可逆膨脹。 (五) 設(shè)10.00dm3單原子理想氣體，在273.15K和100kPa的壓力下，經(jīng)歷下列兩種不同過程膨脹到最后壓力為10 kPa：（1）等溫可逆膨脹；（2）絕熱可逆膨脹。計(jì)算各過程氣體最后體積、所作的功以及和。5. 證明題第三章 熱力學(xué)第二定律【本章重點(diǎn)】 1. 掌握熱力學(xué)第二定律，熵的概念以及熵變的計(jì)算及其應(yīng)用；2. 理解亥姆霍茲函數(shù)，吉布斯函數(shù)及其計(jì)算的掌握；3. 正確應(yīng)用判據(jù)和克勞修斯-克拉佩龍方程；4. 理解熱力學(xué)基本方程及其應(yīng)用?！颈菊码y點(diǎn)】 1. 利用熵、亥姆霍茲、吉布斯判據(jù)判斷過程的方向 2. 熱力學(xué)基本方程及其應(yīng)用【導(dǎo) 言】 熱力學(xué)第一定律反映了過程的能量守衡問題，那么對于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)在一定條件下能向哪個(gè)方向進(jìn)行，能否自動(dòng)進(jìn)行。第一定律是不能解決的。第二定律解決的就是過程的方向和限度問題。 §3-1 熱力學(xué)第二定律【引 言】要想對熱力學(xué)第二定律理解得更加透徹，首先應(yīng)該明白這樣一個(gè)過程?！景?書】一、自發(fā)過程 1. 自發(fā)過程：在自然條件下，能夠發(fā)生的過程?！局v 解】所謂自然條件，是指不需要認(rèn)為加入功的條件，即認(rèn)為地加入壓縮功或電功等非體積功。 例如（1）高溫物體向低溫物體的傳熱過程。 （2）高壓氣體向低壓氣體的擴(kuò)散過程。 （3）溶質(zhì)自高濃度向低濃度的擴(kuò)散過程。 （4）鋅與硫酸銅溶液的化學(xué)反應(yīng)。 從以上四個(gè)例子可以看出，在自然條件下，從某一狀態(tài)到另一狀態(tài)能否自發(fā)進(jìn)行是有方向的?！景?書】2. 自發(fā)過程逆向進(jìn)行必須消耗功 雖然在自然條件下自發(fā)過程的逆向過程不能自發(fā)進(jìn)行，但并不能說，在其它條件下逆向過程也不能進(jìn)行。如果對系統(tǒng)作功，就可以使自發(fā)過程的逆向過程能夠進(jìn)行?！疽?言】由此也可以得出自發(fā)過程的共同特征【板 書】3. 自發(fā)過程的共同特征不可逆性【引 言】通過以上幾個(gè)實(shí)例的分析，我們可知，要想使熱從低溫物體傳到高溫物體，環(huán)境要付出代價(jià)。如用冷凍機(jī)實(shí)現(xiàn)這一過程時(shí)，環(huán)境要對系統(tǒng)作功，而相當(dāng)于這部分功的能量必然以熱的形式傳到環(huán)境?？偟慕Y(jié)果是環(huán)境作出了功而同時(shí)得到了熱。同樣，可以從單一熱源吸熱作功，如氣體恒溫膨脹，其后果是氣體體積增大。如果使氣體恢復(fù)到原來狀態(tài)，必然要壓縮。這時(shí)環(huán)境要對系統(tǒng)作功并得到系統(tǒng)放出的熱。因此，無法既將單一熱源的熱轉(zhuǎn)變?yōu)楣?