熱力學知識點課件

熱力學部分知識點回顧2022/11/26熱力學部分知識點回顧2022/11/2201章熱力學第一定律2022/11/2601章熱力學第一定律2022/11/22１、體系與環(huán)境（1）敞開體系（opensystem）體系與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換，又有能量交換。（2）封閉體系（closedsystem）體系與環(huán)境之間無物質(zhì)交換，但有能量交換。（3）孤立體系（isolatedsystem）體系與環(huán)境之間既無物質(zhì)交換，又無能量交換，故又稱為隔離體系。2022/11/26１、體系與環(huán)境（1）敞開體系（opensystem）（2）廣度性質(zhì)（extensiveproperties）它的數(shù)值與體系的物質(zhì)的量成正比，如體積、質(zhì)量、熵等。強度性質(zhì)（intensiveproperties）它的數(shù)值取決于體系自身的特點，與體系的數(shù)量無關(guān)，不具有加和性，如溫度、壓力等。２、體系的性質(zhì)：指定了物質(zhì)的量的容量性質(zhì)即成為強度性質(zhì)，如摩爾熱容。2022/11/26廣度性質(zhì)（extensiveproperties）強度性功（work）Q和W都不是狀態(tài)函數(shù)，其數(shù)值與變化途徑有關(guān)。體系吸熱，Q>0；體系放熱，Q<0。熱（heat）功可分為體積功W和非體積功W'兩大類。體系對環(huán)境作功，W<0；環(huán)境對體系作功，W>0。W的取號：3、熱與功2022/11/26功（work）Q和W都不是狀態(tài)函數(shù)，其數(shù)值與變化途徑有關(guān)。體dU=Q+W4、熱力學第一定律U=Q+W功的計算：等外壓過程：等溫可逆過程：2022/11/26dU=Q+W4、熱力學第一定律U=Q+W功的5、焓H=U+pV式中

是生成物與反應(yīng)物氣體物質(zhì)的量之差值，并假定氣體為理想氣體。2022/11/265、焓H=U+pV式中是生成物與反應(yīng)物等壓熱容Cp：等容熱容Cv：6、熱容2022/11/26等壓熱容Cp：等容熱容Cv：6、熱容2022/11/227、熱力學第一定律應(yīng)用于理想氣體理想氣體等溫過程：單原子分子：雙原子分子：多原子分子：理想氣體2022/11/267、熱力學第一定律應(yīng)用于理想氣體理想氣體等溫過程：單原子分子8、理想氣體絕熱過程理想氣體在絕熱可逆過程中，三者遵循的關(guān)系式稱為絕熱過程方程式，可表示為：式中，均為常數(shù)，。2022/11/268、理想氣體絕熱過程理想氣體在絕熱可逆過程中，9、節(jié)流膨脹了解什么叫節(jié)流膨脹節(jié)流過程是個恒焓過程2022/11/269、節(jié)流膨脹了解什么叫節(jié)流膨脹節(jié)流過程是個恒焓過程2022/10、反應(yīng)進度通式為：2022/11/2610、反應(yīng)進度通式為：2022/11/2211、Hess定律例如：求C(s)和

生成CO(g)的反應(yīng)熱。

已知：（1）

（2）

則（1）-（2）得（3）

（3）2022/11/2611、Hess定律例如：求C(s)和生成C12、生成焓在標準壓力下，反應(yīng)溫度時，由最穩(wěn)定的單質(zhì)（穩(wěn)定單質(zhì)的焓值規(guī)定為零）合成標準狀態(tài)下一摩爾物質(zhì)的焓變，稱為該物質(zhì)的標準摩爾生成焓。2022/11/2612、生成焓在標準壓力下，反應(yīng)溫度時，由最穩(wěn)定的單質(zhì)13、燃燒焓在標準壓力下，反應(yīng)溫度時，物質(zhì)B完全氧化成相同溫度的指定產(chǎn)物（指定產(chǎn)物的然燒焓規(guī)定為零）時的焓變稱為標準摩爾燃燒焓。金屬游離態(tài)（A）（B）（C）(D)則2022/11/2613、燃燒焓在標準壓力下，反應(yīng)溫度時，物質(zhì)B完全氧化成相14、反應(yīng)熱與溫度的關(guān)系（求另一個T下的焓值）若溫度變化范圍不大，可視為常數(shù)：2022/11/2614、反應(yīng)熱與溫度的關(guān)系（求另一個T下的焓值）若溫度變化范圍02章熱力學第二定律2022/11/2602章熱力學第二定律2022/11/221.卡諾循環(huán)與卡諾定理卡諾定理：所有工作于同溫熱源和同溫冷源之間的熱機，以可逆熱機的效率最大。熱機效率：2022/11/261.卡諾循環(huán)與卡諾定理卡諾定理：所有工作于同溫熱源和同溫冷源2.熵卡諾循環(huán)的熱溫商之和為零：進而推知可逆過程的熱溫商是狀態(tài)函數(shù)，并將此熱溫商定義為熵（S）：任意可逆循環(huán)的熱溫商之和為零可逆過程的熱溫商等于體系的熵變，不過逆過程熱溫商小于體系的熵變。2022/11/262.熵卡諾循環(huán)的熱溫商之和為零：進而推知可逆過程的熱溫商是狀例：溫度T時，1mol理想氣體在等溫下通過：(1)可逆膨脹，(2)真空膨脹，體積從V1增加到V2，分別求其熵變。過程一：等溫可逆膨脹，過程二：等溫自由膨脹，不可逆若過程不可逆，需在相同條件下設(shè)計一可逆過程，方可求得體系的熵值。（兩過程始終態(tài)均相同）2022/11/26例：溫度T時，1mol理想氣體在等溫下通過：(1)3.熵判據(jù)孤立體系發(fā)生自發(fā)過程的方向總是朝著熵值增大的方向進行，即孤立體系的熵值永不減少。孤立體系的條件很難滿足，有時把與體系密切相關(guān)的環(huán)境也包括在一起，把體系及與體系有關(guān)的環(huán)境視為一個孤立體系。2022/11/263.熵判據(jù)孤立體系發(fā)生自發(fā)過程的方向總是朝著熵值增大的方向進4.熵的計算 等溫過程的熵變 變溫過程的熵變2022/11/264.熵的計算 等溫過程的熵變 變溫過程的熵變2022/1化學反應(yīng)的熵變：2022/11/26化學反應(yīng)的熵變：2022/11/22判據(jù)名稱應(yīng)用體系過程性質(zhì)自發(fā)過程的方向數(shù)學表達式熵判據(jù)孤立體系任何過程熵增加吉布斯能判據(jù)封閉體系等溫、等壓且非體積功為零吉布斯能減少亥姆霍茲能判據(jù)封閉體系等溫、等容且非體積功為零亥姆霍茲能減少5.F和G2022/11/26判據(jù)名稱應(yīng)用體系過程性質(zhì)自發(fā)過程的方向數(shù)學表達式熵判據(jù)孤立體6.G的計算理想氣體等溫變化：理想氣體的等溫混合過程：等溫可逆相變：G＝0化學變化：2022/11/266.G的計算理想氣體等溫變化：理想氣體的等溫混合過程：等(1)(2)(4)(3)7.四個熱力學基本關(guān)系式Maxwell關(guān)系式：2022/11/26(1)(2)(4)(3)7.四個熱力學基本關(guān)系式Maxwe8、Gibbs-Helmholtz方程（求出另一個T下的G）2022/11/268、Gibbs-Helmholtz方程（求出另一個T下的G9、偏摩爾量偏摩爾量ZB的定義為：

ZB稱為物質(zhì)B的某種容量性質(zhì)Z的偏摩爾量集合公式：2022/11/269、偏摩爾量偏摩爾量ZB的定義為：ZB稱為物質(zhì)B的某種容量10、拉烏爾定律在一定溫度下，稀溶液中溶劑A的蒸氣壓pA等于純?nèi)軇┱魵鈮撼艘匀芤褐腥軇┑哪柗謹?shù)，用公式表示為：2022/11/2610、拉烏爾定律在一定溫度下，稀溶液中溶劑A11、化學勢化學勢類似于電勢這一概念。相變化中化學勢決定了物質(zhì)的流動方向；化學變化中化學勢決定了化學反應(yīng)的方向。2022/11/2611、化學勢化學勢類似于電勢這一概念。相變化中化學勢決定各種不同狀態(tài)物質(zhì)的化學勢，可統(tǒng)一為：：是標準態(tài)的化學勢，：是物質(zhì)B的活度，不同狀態(tài)下，B物質(zhì)活度有不同含意。12、化學勢表示式2022/11/26各種不同狀態(tài)物質(zhì)的化學勢，可統(tǒng)一為：：是標準態(tài)的化學勢，：是03章化學平衡2022/11/2603章化學平衡2022/11/22用 判斷都是等效的。1、判據(jù)2022/11/26用 判斷都是等效的。1、判據(jù)2022/反應(yīng)向右自發(fā)進行反應(yīng)向左自發(fā)進行反應(yīng)達平衡2、化學反應(yīng)等溫式2022/11/26反應(yīng)向右自發(fā)進行反應(yīng)向左自發(fā)進行反應(yīng)達平衡2、化學反應(yīng)等溫式3、溫度對平衡常數(shù)的影響壓力對平衡常數(shù)的影響：惰性氣體對平衡常數(shù)的影響： ，增加惰性氣體，產(chǎn)物的含量會增加。對于分子數(shù)增加的反應(yīng)，加入水氣或氮氣，會使反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率提高，使產(chǎn)物的含量增加。2022/11/263、溫度對平衡常數(shù)的影響壓力對平衡常數(shù)的影響：惰性氣體對平衡2022/11/262022/11/22熱力學部分知識點回顧2022/11/26熱力學部分知識點回顧2022/11/2201章熱力學第一定律2022/11/2601章熱力學第一定律2022/11/22１、體系與環(huán)境（1）敞開體系（opensystem）體系與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換，又有能量交換。（2）封閉體系（closedsystem）體系與環(huán)境之間無物質(zhì)交換，但有能量交換。（3）孤立體系（isolatedsystem）體系與環(huán)境之間既無物質(zhì)交換，又無能量交換，故又稱為隔離體系。2022/11/26１、體系與環(huán)境（1）敞開體系（opensystem）（2）廣度性質(zhì)（extensiveproperties）它的數(shù)值與體系的物質(zhì)的量成正比，如體積、質(zhì)量、熵等。強度性質(zhì)（intensiveproperties）它的數(shù)值取決于體系自身的特點，與體系的數(shù)量無關(guān)，不具有加和性，如溫度、壓力等。２、體系的性質(zhì)：指定了物質(zhì)的量的容量性質(zhì)即成為強度性質(zhì)，如摩爾熱容。2022/11/26廣度性質(zhì)（extensiveproperties）強度性功（work）Q和W都不是狀態(tài)函數(shù)，其數(shù)值與變化途徑有關(guān)。體系吸熱，Q>0；體系放熱，Q<0。熱（heat）功可分為體積功W和非體積功W'兩大類。體系對環(huán)境作功，W<0；環(huán)境對體系作功，W>0。W的取號：3、熱與功2022/11/26功（work）Q和W都不是狀態(tài)函數(shù)，其數(shù)值與變化途徑有關(guān)。體dU=Q+W4、熱力學第一定律U=Q+W功的計算：等外壓過程：等溫可逆過程：2022/11/26dU=Q+W4、熱力學第一定律U=Q+W功的5、焓H=U+pV式中

是生成物與反應(yīng)物氣體物質(zhì)的量之差值，并假定氣體為理想氣體。2022/11/265、焓H=U+pV式中是生成物與反應(yīng)物等壓熱容Cp：等容熱容Cv：6、熱容2022/11/26等壓熱容Cp：等容熱容Cv：6、熱容2022/11/227、熱力學第一定律應(yīng)用于理想氣體理想氣體等溫過程：單原子分子：雙原子分子：多原子分子：理想氣體2022/11/267、熱力學第一定律應(yīng)用于理想氣體理想氣體等溫過程：單原子分子8、理想氣體絕熱過程理想氣體在絕熱可逆過程中，三者遵循的關(guān)系式稱為絕熱過程方程式，可表示為：式中，均為常數(shù)，。2022/11/268、理想氣體絕熱過程理想氣體在絕熱可逆過程中，9、節(jié)流膨脹了解什么叫節(jié)流膨脹節(jié)流過程是個恒焓過程2022/11/269、節(jié)流膨脹了解什么叫節(jié)流膨脹節(jié)流過程是個恒焓過程2022/10、反應(yīng)進度通式為：2022/11/2610、反應(yīng)進度通式為：2022/11/2211、Hess定律例如：求C(s)和

生成CO(g)的反應(yīng)熱。

已知：（1）

（2）

則（1）-（2）得（3）

（3）2022/11/2611、Hess定律例如：求C(s)和生成C12、生成焓在標準壓力下，反應(yīng)溫度時，由最穩(wěn)定的單質(zhì)（穩(wěn)定單質(zhì)的焓值規(guī)定為零）合成標準狀態(tài)下一摩爾物質(zhì)的焓變，稱為該物質(zhì)的標準摩爾生成焓。2022/11/2612、生成焓在標準壓力下，反應(yīng)溫度時，由最穩(wěn)定的單質(zhì)13、燃燒焓在標準壓力下，反應(yīng)溫度時，物質(zhì)B完全氧化成相同溫度的指定產(chǎn)物（指定產(chǎn)物的然燒焓規(guī)定為零）時的焓變稱為標準摩爾燃燒焓。金屬游離態(tài)（A）（B）（C）(D)則2022/11/2613、燃燒焓在標準壓力下，反應(yīng)溫度時，物質(zhì)B完全氧化成相14、反應(yīng)熱與溫度的關(guān)系（求另一個T下的焓值）若溫度變化范圍不大，可視為常數(shù)：2022/11/2614、反應(yīng)熱與溫度的關(guān)系（求另一個T下的焓值）若溫度變化范圍02章熱力學第二定律2022/11/2602章熱力學第二定律2022/11/221.卡諾循環(huán)與卡諾定理卡諾定理：所有工作于同溫熱源和同溫冷源之間的熱機，以可逆熱機的效率最大。熱機效率：2022/11/261.卡諾循環(huán)與卡諾定理卡諾定理：所有工作于同溫熱源和同溫冷源2.熵卡諾循環(huán)的熱溫商之和為零：進而推知可逆過程的熱溫商是狀態(tài)函數(shù)，并將此熱溫商定義為熵（S）：任意可逆循環(huán)的熱溫商之和為零可逆過程的熱溫商等于體系的熵變，不過逆過程熱溫商小于體系的熵變。2022/11/262.熵卡諾循環(huán)的熱溫商之和為零：進而推知可逆過程的熱溫商是狀例：溫度T時，1mol理想氣體在等溫下通過：(1)可逆膨脹，(2)真空膨脹，體積從V1增加到V2，分別求其熵變。過程一：等溫可逆膨脹，過程二：等溫自由膨脹，不可逆若過程不可逆，需在相同條件下設(shè)計一可逆過程，方可求得體系的熵值。（兩過程始終態(tài)均相同）2022/11/26例：溫度T時，1mol理想氣體在等溫下通過：(1)3.熵判據(jù)孤立體系發(fā)生自發(fā)過程的方向總是朝著熵值增大的方向進行，即孤立體系的熵值永不減少。孤立體系的條件很難滿足，有時把與體系密切相關(guān)的環(huán)境也包括在一起，把體系及與體系有關(guān)的環(huán)境視為一個孤立體系。2022/11/263.熵判據(jù)孤立體系發(fā)生自發(fā)過程的方向總是朝著熵值增大的方向進4.熵的計算 等溫過程的熵變 變溫過程的熵變2022/11/264.熵的計算 等溫過程的熵變 變溫過程的熵變2022/1化學反應(yīng)的熵變：2022/11/26化學反應(yīng)的熵變：2022/11/22判據(jù)名稱應(yīng)用體系過程性質(zhì)自發(fā)過程的方向數(shù)學表達式熵判據(jù)孤立體系任何過程熵增加吉布斯能判據(jù)封閉體系等溫、等壓且非體積功為零吉布斯能減少亥姆霍茲能判據(jù)封閉體系等溫、等容且非體積功為零亥姆霍茲能減少5.F和G2022/11/26判據(jù)名稱應(yīng)用體系過程性質(zhì)自發(fā)過程的方向數(shù)學表達式熵判據(jù)孤立體6.G的計算理想氣體等溫變化：理想氣體的等溫混合過程：等溫可逆相變：G＝0化學變化：2022/11/266.G的計算理想氣體等溫變化：理想氣體的等溫混合過程：等(1)(2)(4)(3)7.四個熱力學基本關(guān)系式Maxwell關(guān)系式：2022/11/26(1)(2)(4)(3)7.四個熱力學基本關(guān)系式Maxwe8、Gibbs-Helmholtz方程（求出另一個T下的G）2022/11/268、Gibbs-Helmholtz方程（求出另一個T下的G9、偏摩爾量偏摩爾量ZB的定義