热力学第一定律

大学药物制剂和药学类专业的物理化学第一章，热力学第一定律喔，帮您构建清晰的学习思维，本人原创融入自己的思维构建，也请大家提出建议。

热力学第一定律

• 热力学概论
  • 1.方向 2.限度
    • 3.影响两者 的因素（温度，压力，浓度等等）
  • 宏观体系（能量效应）
  • 热化学（热效应）
    • 化学变化
    • 相变化
• 热力学基本概念
  • 系统与环境
    • 系统(依据：体系与环境是否发生物质和能量的交换)
      • 敞开系统
      • 封闭系统
      • 孤立系统
  • 系统的性质(依据：性质的数值和物质的数量是否成正比)
    • 强度性质
    • 广度性质
    • 广度性质/广度性质=强度性质
    • 描述系统状态的物理量
    • 含物质的量是单位量，“广”变“强”
  • 热力学平衡态（同时满足）
    • 热平衡
    • 力学平衡
    • 相平衡
    • 化学平衡
  • 状态函数与状态方程
    • 状态函数
      • 决定系统状态的性质：n+2规则
      • 状态函数的性质与特点
        • 特点：是状态单一的函数
        • 特性：1.异途同归值变相等2.周而复始（循环）值变为零
        • 状态函数改变，状态一定改变，反过来不成立
        • 状态函数的全微分环路积分均为零
    • 状态方程(理想状态下)
      • PV=nRT
    • 状态是性质的综合表现
  • 过程与途径
    • 过程
      • 等温，等压，等容过程
      • 膨胀，压缩过程
      • 变温(绝热)过程
      • 循环过程
      • 混合过程
      • 相变过程
      • 化学反应过程
      • 可逆过程
        • 特点
          • 1.系统始终无限接近平衡态
          • 2.可逆过程效率最高
          • 3.寻原过程相反方向进行，系统和环境完全恢复原态，无任何耗散效应
    • 途径(体系由始态到终态经历的步骤)
  • 热和功(不是状态函数)
    • 能量传递或交换的方式（体系和环境）
    • 热
    • 功
      • 体积功
      • 非体积功
• 热力学第一定律表达式：ΔU= Q+W
  • W的计算
    • 自由膨胀(外压为零)向真空膨胀
      • W=0
    • 恒外压膨胀
      • W=-Pe(V2-V1)
    • 可逆膨胀
      • 准静态过程
      • W=-nRT㏑V2/V1或W=-nRT㏑P1/P2
      • 系统在可逆过程中有最大功，环境有最小功
    • 压缩过程与膨胀过程相反
  • Q的计算
    • 焓：ΔH=ΔU+ΔPV，状态函数，广度性质，具有能量量纲
    • :等压热容,非体积功为零，无化学变化和相变化
      • ΔH=Qp=Cp(T2-T1)
    • :等容热容（非体积功为零，无化学变化和相变化)
      • ΔU=Qv=Cv(T2-T1）
    • Cv，m 单：3/2R,双：5/2R, 多：3R
    • Cv，m 单：5/2R, 双：7/2R, 多：4R
    • C是温度的函数，在涉及到相变时，转化为等温可逆相变（正常相变温度和压力下）
  • 热力学第一定律的应用
    • 在理想气体中的应用
      • 热力学能和焓仅是温度的函数
    • 理想气体的Cp与Cv之差（绝热可逆过程，非体积功为零）
      • Cp-Cv=nR Cp,m-Cv,m=R
      • 热容比：Cp/Cv=γ
    • 理想气体的绝热过程（绝热可逆过程，非体积功为零）
      • 过程方程：TV^(γ-1)=k
      • Pv^γ=k'
      • T^γP^(1-γ)=K''
      • 绝热过程功
        • W=nR(T2-T1)/(γ-1)或W=(P2V2-P1V1）/γ-1
        • 绝热过程Q=0
      • 应用于实际气体：
        • 节流膨胀是恒焓过程
• 热力学第一定律
  • 表述：
    • 1.即为能量守恒定律
    • 2.第二类永动机不可造成
  • 热力学能U（内能）为状态函数，广度性质
• 热化学
  • 化学反应的热效应：Qp=Qv+（Δn）RT(Δn为气体产物与气体反应物的物质的量的差值）
  • 赫斯定律：摩尔反应生成焓：产物-反应物 摩尔反应燃烧焓：反应物-产物
  • 非298K下，基尔霍夫定律