热力学第一定律

自己做的热力学第一定律的总结，有很多不足的地方，求指正。热力学第一定律（the first law of thermodynamics）是涉及热现象领域内的能量守恒和转化定律，反映了不同形式的能量在传递与转换过程中守恒。

热力学第一定律

• 基本概念
  • 系统
    • 隔离系统
    • 封闭系统
    • 敞开系统
  • 状态与状态函数
    • 状态函数
      • 定义
      • 特征
      • 分类
        • 广度量
        • 强度量
    • 状态
  • 过程
    • 恒温过程
    • 恒压过程
    • 恒容过程
    • 绝热过程
    • 循环过程
  • 功W （途径函数）
    • 体积功Pamb
      • 定义式
        • ￡w=PambdⅤ
      • 系统与环境之间的做功
        • P<Pamb时，系统体积缩小，dⅤ<0￡w>O
        • P>Pamb时，系统体积增大，d∨>0，￡w<O
        • 气体自由膨胀，Pamb=0，￡w=0。
    • 非体积功
  • 热Q （途径函数）
    • 定义
    • 系统与环境之间的热交换
      • Q>0系统向环境吸热
      • Q<0，系统向环境放热
  • 热力学能U （状态函数）
    • 定义
    • 基本特征
      • 绝对值不确定
      • 广度量为J
      • 状态函数
    • 系统内热力学能
      • 隔离系统：△U=0
      • 封闭系统只与始末态有关与途径无关
      • 循环过程△U=0
• 数学表达式
  • 封闭系统
    • dU=￡Q+￡W
• 恒容热 恒压热 焓
  • 热
    • 恒压热或等压热Qp=△H
    • 恒容热Qv=△U
  • Qv=△U与Qp=△H关系式
  • 焓
    • H=U+PⅤ
• 摩尔热容
  • 摩尔定容热容 （Cv,m）
    • 定义
    • Qv=△U=n∫Cvm dT
    • 理想气体恒容不恒容都可以使用
  • 摩尔定压容 （Cp,m）
    • 定义
    • Qp=△H=n∫Cp，mdT
    • 理想气体恒压不恒压都适用
    • 凝聚态物质△U≈△H=n∫Cp，mdT
  • Cp，m与Cv，m的关系 （Cp，m-Cv，m=[（Um/Vm）T+p]（Vm/T）p）
    • 理想气体
      • Cp，m-Cv，m=R
    • 凝固态物质
      • Cp，m-Cv，m=T（∨m/T）p（P/T）v
• 相变焓
  • 摩尔相变焓 （△相变Hm）
    • 恒压无非体积功Qp，m=△相变Hm
    • 同一物质，相同条件下互为相反的相变过程△相变Hm=-△相变Hm
    • 可由燃烧焓和反应焓计算得出
• 化学反应焓
  • 标准摩尔生成焓
  • 摩尔反应焓
    • 标准摩尔反应焓
      • 条件： 标准压力，任意温度，理想气体性质纯气体状态
    • △rHm=∑ⅤBHB
    • Qp，m与Qv，m的关系
      • 恒压条件
        • 理想气体
          • Qp，m-Qv，m=p△∨
        • 凝聚态物质
          • Qp，m-Qv，m=∑VB（g）RT
  • 反应进度
    • 定义式dnB/VB
• 标准摩尔反应焓的计算
  • 标准摩尔生成焓
    • 定义
    • 公式
      • △rHm=∑ⅤB△fHm（B）
  • 标准摩尔燃烧焓
    • 定义
      • 反应物-产物
    • 由△rHm=-∑ⅤB△cHm（B）
    • 在一定情况下，△rHm=△fHm
      • △rHm（T）=△rHm（298.15k）+∫△rCp，mdT
        • △rCp，m=0，d△rHm（T）/dT=0，标准摩尔反应焓不随温度变化
        • △rCp，m=常数≠0，一般式相同
        • 若△rCp，m=f（T），只要将△rCp，m关于T的具体函数关系表达式代入并积分即可。
  • 基希霍夫公式
• 可逆过程与可逆功
  • 可逆过程
    • 定义
    • 恒温膨胀中可逆功最大
  • 可逆功
    • 计算公式
      • 理想气体恒温可逆体积功
        • Wt，r=nRTInV1/V2=nRTInP2/P1
      • 理想气体绝热可逆体积功
        • 理想气体绝热可逆方程式
        • 理想气体绝热可逆体积功
• 汤姆逊实验