熱力學(xué)第一定律總結(jié)

1、熱一定律總結(jié)一、通用公式U=Q+W絕熱：Q=0，U =W恒容 (W：W= 0 ，U=Q=0)V恒壓 (W=0)：Wp VpV，U=-=-( )恒容 +絕熱 ( W=0)：U = 0恒壓 +絕熱 ( W=0)：H = 0焓的定義式： H =U +pVH =典型例題 ：3.11思考題第 3 題，第 4 題。QpVH=Qp-( )U +( pV)二、理想氣體的單純pVT變化恒溫：U=H=0變溫：V, m或T2U = nT1CdT或dTH = nT2Cp, mU = nCV, m( T2- T1)H = nCp, m( T2- T1)T1H = Q，否則不一定相等。如恒容， U = Q，否則不一定相等

2、。如恒壓，Cp, m CV, m= R雙原子理想氣體： Cp, m=RCV, m= 5R7/2,/2單原子理想氣體： Cp, m=RCV, m= 3R5/2,/2典型例題： 3.18思考題第 2,3,4題書 2.18 、2.19三、 凝聚態(tài)物質(zhì)的U和H只和溫度有關(guān)2或H = nCp,U H=Tn Cp, mdTU 典型例題 ：書 2.15T1四、可逆相變（一定溫度T 和對(duì)應(yīng)的 p 下的相變，是恒壓過程）H =Qp = nHmU H nRT(n：氣體摩爾數(shù)的變化量。如凝聚態(tài)物質(zhì)之間相變，如熔化、凝固、轉(zhuǎn)晶等，則n = 0 ，U H。101.325 kPa 及其對(duì)應(yīng)溫度下的相變可以查表。 相，溫度

3、 T，壓力 pH1 相，溫度 T0，壓 力101.325 相，溫度 T，壓力 pH3m( T0)H 相，溫度 T0，可逆相變壓 力101.325kPa Hm( T) =H1 +Hm( T0) +H3kPa其它溫度下的相變要設(shè)計(jì)狀態(tài)函數(shù)不管是理想氣體或凝聚態(tài)物質(zhì)，計(jì)算。典型例題： 3.18 作業(yè)題第 3 題五、化學(xué)反應(yīng)焓的計(jì)算298.15 K:其他溫度：狀態(tài)函數(shù)法H1 和H3 均僅為溫度的函數(shù)，可以直接用Cp,m或反應(yīng)物cH?( 反)aA + 反應(yīng)物bBH = nT2 Cp, mdTHaTA11 +H?bBf( 反 )完全燃燒r Hm( T)產(chǎn)物?r HmH =?cH生(成生物生成物yY+ zZ

4、nCp, m( T2- T1)yYH+? zZ H3f( 生r Hm? = b反應(yīng)物H?( 生) faA + bBH?(B)f(298m.15 K)r mH生成物穩(wěn)定單質(zhì)(298.15 K)f H? ( 反) =y f Hm?(Y) +z f Hm?(Z) a f Hm?(A)yY + zZ(298.15 K)?=?r HmcH( 反) zc Hm?(Z)?(A) +b?y?(Y)cH( 生) = acHmcHm (B)cHmU 和H 的關(guān)系：U =H nRT （n：氣體摩爾數(shù)的變化量。）典型例題： 3.25 思考題第 2 題3 題”典型例題： 見本總結(jié)“十、狀態(tài)函數(shù)法。典型例題第六、體積功的

5、計(jì)算pambV通式： W= -dWpambV2-V1)恒外壓： = -(恒溫可逆 ( 可逆說明 pamb = p) ：W= nRTln( p2/ p1) =- nRTln( V2/ V1)pV絕熱可逆： pV = 常數(shù) ( = C , m/ C , m ) 。利用此式求出末態(tài)溫度T2，則WU=nCV, mT2T1)=(Wp2V2 p1V1)/( 1)或：=(典型例題： 書 2.38 ，3.25 作業(yè)第 1 題七、 p- V 圖pp恒 容 過程恒壓過程恒 溫 過程絕熱可逆過程VV斜率大?。航^熱可逆線 恒溫線典型例題：如圖， AB和 AC均為理想氣體變化過程，若B、C 在同一條絕熱線上，那么?UA

6、B與?UAC的關(guān)系是：(A)? ?U AB ?U AC ；? ? ?(B) ?U AB ?U AC ；(C)? ?U AB = ?U AC ；? ? ?(D)無法比較兩者大小。八、可逆過程可逆膨脹，系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做最大功（因?yàn)榕蛎浺馕吨鴓amb p，可逆時(shí) pamb取到最大值 p）；可逆壓縮，環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做最小功。典型例題：1 mol 理想氣體等溫 (313 K) 膨脹過程中從熱源吸熱600J，所做的功僅是變到相同終態(tài)時(shí)最大功的1/10 ，則氣體膨脹至終態(tài)時(shí)，體積是原來的_倍。九、求火焰最高溫度：Qp = 0,H = 0求爆炸最高溫度、最高壓力：QV = 0,W= 0典型例題： 見本總結(jié)“十、狀態(tài)函

7、數(shù)法。典型例題第十、狀態(tài)函數(shù)法（重要！ ）U = 03 題”設(shè)計(jì)途徑計(jì)算系統(tǒng)由始態(tài)到終態(tài)，狀態(tài)函數(shù)的變化量。典型例題：1、將 373.15K 及 0.5p 的水汽 100 dm3，可逆恒溫壓縮到103dm，試計(jì)算此過程的W,Q和U。2、1mol 理想氣體由 2atm、10L 時(shí)恒容升溫，使壓力到 20 atm。再恒壓壓縮至體積為1L。求整個(gè)過程的W、Q、U和H。3、298K時(shí)， 1 mol H 2(g) 在 10 mol O 2(g) 中燃燒H2(g) + 10O 2(g) = H2O(g) + 9.5O 2(g)已知水蒸氣的生成熱?(H O, g) = -242.67 kJmol-1,Hr

8、m2Cp,m(H2) = Cp,m(O2) = 27.20 JK-1 mol-1 , Cp,m(H2O) = 31.38JK-1 mol-1 .a) 求 298 K 時(shí)燃燒反應(yīng)的cUm；b) 求 498 K 時(shí)燃燒反應(yīng)的cHm；c) 若反應(yīng)起始溫度為 298 K ，求在一個(gè)密封氧彈中絕熱爆炸的最高溫度。十、了解節(jié)流膨脹的過程并了解節(jié)流膨脹是 絕熱、恒焓 過程典型例題 ：1、理想氣體經(jīng)過節(jié)流膨脹后, 熱力學(xué)能 _( 升高 , 降低 ,不變 )2、非理想氣體的節(jié)流膨脹過程中，下列哪一種描述是正確的：(A) Q = 0，?H = 0 ，?p 0；(B) Q=0，?H 0 ，?p 0，?H = 0 ，

9、?p 0；(D) Q0，?H = 0 ，?p 0。十一、其他重要概念如系統(tǒng)與環(huán)境，狀態(tài)函數(shù)，平衡態(tài)， 生成焓，燃燒焓， 可逆過程等，無法一一列舉典型例題 ：1、書 2.212、體系內(nèi)熱力學(xué)能變化為零的過程有：(A) 等溫等壓下的可逆相變過程(B) 理想氣體的絕熱膨脹過程(C) 不同理想氣體在等溫等壓下的混合過程(D) 恒容絕熱體系的任何過程十二、本章重要英語單詞system 系統(tǒng)surroundings環(huán)境state function狀態(tài)函數(shù)equilibrium平衡態(tài)open/closed/isolated system開放 / 封閉 / 隔離系統(tǒng)work 功heat熱energy能量exp

10、ansion/non-expansion work體積功 / 非體積功free expansion自由膨脹vacuum 真空thermodynamic energy/internal energy熱力學(xué) / 內(nèi)能perpetual motion machine永動(dòng)機(jī)The First Law of Thermodynamics熱力學(xué)第一定律heat supplied at constant volume/pressure恒容熱 / 恒壓熱adiabatic絕熱的 diathermic導(dǎo)熱的 exothermic/endothermic放熱的 / 吸熱的isothermal等溫的 isobaric等壓的heat capacity熱容heat capacity at constant volume/pressure定容熱容 / 定壓熱容enthalpy焓condensed matter凝聚態(tài)物質(zhì)phase change相變sublimation升華 vaporization蒸發(fā) fusion熔化reactio