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热力学第一定律小结

物理化学

第一章 热力学第一定律

核心内容:能量守恒 ΔU=Q+W

主要内容:三种过程(单纯pVT变化、相变、化学反应)W、Q、ΔU、ΔH的计算

一、内容提要

1.热力学第一定律与状态函数

(1)热力学第一定律: ΔU=Q+W (封闭系统) 用途:可由ΔU,Q和W中的任意两个量求第三个量。 (2)关于状态函数(Z)

状态函数:p、V、T、U、H、S、A、G ……的共性: ①系统的状态一定,所有状态函数都有定值;

②系统的状态函数变化值只与始终态有关,而与变化的途径无关。

用途:在计算一定始终态间的某状态函数增量时,为了简化问题,可以撇开实际的复杂过程,设计简单的或利用已知数据较多的过程进行计算。ΔZ(实)=ΔZ(设)。这种方法称为热力学的状态函数法。

③对于循环过程,系统的状态函数变化值等于零,即ΔZ =0。 此外,对于状态函数还有如下关系:

对于组成不变的单相封闭系统,任一状态函数Z都是其他任意两个独立自变量(状态函数)x、y的单值函数,表示为Z=Z(x、y),则

Z Z Z x y

,dZ dx dy 1(循环关系式)

x y x y y Z Z x y x 2Z 2Z (尤拉关系式) x y y x

注意:因为W和Q为途径函数,所以Q和W的计算必须依照实际过程进行。

其中pe为环境压力。Q由热容计算或由热力学第一定律求W pedV,

V1V2

得。

将热力学第一定律应用于恒容或恒压过程,在非体积功为零(即Wf 0)的情况下有:QV=ΔU,Qp=ΔH(H的定义:H=U+pV)。此时,计算Qv、Qp转化为计算ΔU、ΔH,由于U、H的状态函数性质,可以利用上面提到的状态函数法进行计算。下面

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