物理化学热力学第一定律总结

物理化学总结-热力学第一定律

热一定律总结

一、 通用公式

ΔU = Q + W

绝热： Q = 0，ΔU = W 恒容(W’=0)：W = 0，ΔU = QV

恒压(W’=0)：W=-pΔV=-Δ(pV)，ΔU = Q-Δ(pV) ΔH = Qp 恒容+绝热(W’=0) ：ΔU = 0 恒压+绝热(W’=0) ：ΔH = 0

焓的定义式：H = U + pV ΔH = ΔU + Δ(pV)

典型例题：3.11思考题第3题，第4题。

二、 理想气体的单纯pVT变化

恒温：ΔU = ΔH = 0

∫T

T

Δ H = n d T 或 Δ H = C∫T

1

2 1

变温： Δ U = n C V , 或 ΔU = V, m(T2-T1) dT m

T2

p, m

p, m(T2-T1)

如恒容，ΔU = Q，否则不一定相等。如恒压，ΔH = Q，否则不一定相等。 Cp, m – CV, m = R

双原子理想气体：Cp, m = 7R/2, CV, m = 5R/2 单原子理想气体：Cp, m = 5R/2, CV, m = 3R/2

典型例题：3.18思考题第2,3,4题

书2.18、2.19

三、 凝聚态物质的ΔU和ΔH只和温度有关

ΔU ≈ ΔH = n

∫

T2

T Cp, mdT 1

或 ΔU ≈ ΔH = p, m(T2-T1)

典型例题：书2.15

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四、可逆相变（一定温度T和对应的p下的相变，是恒压过程）

ΔH = Qp = nΔ β Hm α

ΔU ≈ ΔH –ΔnRT

(Δn：气体摩尔数的变化量。如凝聚态物质之间相变，如熔化、凝固、转晶等，则Δn = 0，ΔU ≈ ΔH。

101.325 kPa及其对应温度下的相变可以查表。 其它温度下的相变要设计状态函数

Δ α Hm(T)

ΔH1

ΔH3

Δ α Hm(T0

可逆相变

β β

Δ α Hm(T) = ΔH1 +Δ α Hm(T0) + ΔH3

不管是理想气体或凝聚态物质，ΔH1和ΔH3均仅为温度的函数，可以直接用Cp,m

计算。

H = n C Δ p, mdT

1

β

∫T

T2

或

ΔH = p, m(T2-T1)

典型例题：3.18作业题第3题

五、化学反应焓的计算

298.15 K:

ΔrHm =ΔfH (生) – ΔfH (反) = yΔfHm (Y) + zΔfHm (Z) – aΔfHm (A) – bΔfHm (B) ΔrHm =ΔcH (反) – ΔcH (生) = aΔcHm (A) + bΔcHm (B) –yΔcHm (Y) – zΔcHm (Z)

其他温度：状态函数法

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ΔH(T)

ΔH1

ΔH3

ΔrHm

ΔU和ΔH的关系：ΔU = ΔH –ΔnRT （Δn：气体摩尔数的变化量。）

典型例题：3.25思考题第2题

典型例题：见本总结“十、状态函数法。典型例题第3题”

六、体积功的计算

通式：δW = -pamb·dV 恒外压：W = -pamb·(V2-V1)

恒温可逆(可逆说明pamb = p)：W = nRT·ln(p2/p1) = -nRT·ln(V2/V1) 绝热可逆：pVγ= 常数(γ = Cp, m/CV, m)。

利用此式求出末态温度T2，则W =ΔU = nCV, m(T2 – T1) 或：W = (p2V2 – p1V1)/( γ–1)

典型例题： 书2.38，3.25作业第1题

七、p-V图

斜率大小：绝热可逆线 > 恒温线 典型例题：

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如图，A→B和A→C均为理想气体变化过程，若

B、C在同一条绝热线上，那么 UAB与 UAC的关系是： (A) UAB > UAC ； (B) UAB < UAC ；

(C) UAB = UAC ； (D) 无法比较两者大小。

八、可逆过程

可逆膨胀，系统对环境做最大功（因为膨胀意味着pamb ≤ p，可逆时pamb取到最大值p）；可逆压缩，环境对系统做最小功。 典型例题：

1 mol理想气体等温(313 K)膨胀过程中从热源吸热600 J，所做的功仅是变到相同终态时最大功的1/10，则气体膨胀至终态时，体积是原来的___倍。

九、求火焰最高温度： Qp = 0, ΔH = 0

求爆炸最高温度、最高压力：QV = 0, W = 0 ΔU = 0 典型例题：见本总结“十、状态函数法。典型例题第3题”

十、状态函数法（重要！）

设计途径计算系统由始态到终态，状态函数的变化量。 典型例题：

1、 将373.15K及0.5pΘ的水汽100 dm3，可逆恒温压缩到10 dm3，试计算此过程

的W,Q和ΔU。

2、 1mol理想气体由2atm、10L时恒容升温，使压力到20 atm。再恒压压缩至体

积为1L。求整个过程的W、Q、ΔU和ΔH。

3、 298K时，1 mol H2(g)在10 mol O2(g)中燃烧

H2(g) + 10O2(g) = H2O(g) + 9.5O2(g)

已知水蒸气的生成热ΔrHm (H2O, g) = -242.67 kJ·mol-1, Cp,m(H2) = Cp,m(O2) = 27.20 J·K-1·mol-1, Cp,m(H2O) = 31.38 J·K-1·mol-1. a) 求298 K时燃烧反应的ΔcUm； b) 求498 K时燃烧反应的ΔcHm；

c) 若反应起始温度为298 K，求在一个密封氧弹中绝热爆炸的最高温度。

十、了解节流膨胀的过程并了解节流膨胀是绝热、恒焓过程 典型例题：

1、理想气体经过节流膨胀后,热力学能____(升高,降低,不变)

2、非理想气体的节流膨胀过程中，下列哪一种描述是正确的： (A) Q = 0， H = 0， p < 0 ； (B) Q = 0， H < 0， p < 0 ；

(C) Q > 0， H = 0， p < 0 ； (D) Q < 0， H = 0， p < 0 。

十一、其他重要概念

如系统与环境，状态函数，平衡态，生成焓，燃烧焓，可逆过程等，无法一一列举

典型例题：

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1、书2.21

2、体系内热力学能变化为零的过程有： (A) 等温等压下的可逆相变过程 (B) 理想气体的绝热膨胀过程

(C) 不同理想气体在等温等压下的混合过程 (D) 恒容绝热体系的任何过程

十二、本章重要英语单词 system 系统 surroundings 环境 state function …… 此处隐藏：1414字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……