物理化学——热力学第一定律

这是一篇关于物理化学——热力学第一定律的思维导图，其中包含系统和环境，过程和途径，热和功，热力学能等内容。

热力学第一定律

• 热力学基本概念
  • 系统和环境
    • 系统
      • 分类
        • 敞开体系
        • 封闭体系
        • 孤立体系
      • 性质
        • 广度性质
        • 强度性质
        • 广度性质×强度性质=广度性质
    • 环境
  • 状态函数与状态方程
    • 特点
      • 状态函数是状态的单一函数。
      • 状态函数的变化值取决于系统始终态，与所经历的途径无关。
      • 同状态函数的集合（和、差、积、商）也是状态函数。
    • 状态方程
      • pV = n RT
        • 理想气体的封闭系统
  • 热力学平衡态
    • 热平衡
    • 力平衡
    • 相平衡
    • 化学平衡
  • 过程和途径
    • 恒温过程
    • 恒压过程
    • 恒容过程
    • 绝热过程
    • 循环过程
  • 热和功
    • 体积功（We）
      • We= - pedV We= - peV
    • 非体积功（ Wf）
      • 除体积功以外的所有其他功。
    • 热和功不是系统的状态函数，它们与系统变化的途径有关。
• 热力学第一定律
  • U = Q + W dU = δQ +δW
  • 热力学能（内能）
    • 内能是状态函数，有加合性。理想气体的内能只是温度的函数，温度确定，内能确定。
• 体积功与可逆过程
  • 体积功
    • 自由膨胀
    • 恒外压膨胀
    • 准静态膨胀
      • 体系作最大功
    • 多次恒外压膨胀（类比恒外压膨胀）
    • 恒外压压缩
    • 多次恒外压压缩
    • 准静态压缩
      • 环境作最小功
  • 可逆过程
    • 可逆过程进行时，体系始终无限接近于平衡状态。可以说，可逆过程是由一系列连续的、渐变的平衡状态所构成。
    • 可逆过程进行时，过程的推动力和阻力只相差无限小。
    • 系统在可逆过程中作最大功，环境在可逆过程中作最小功，可逆过程做功的效率大。
• 焓
  • • 在不做非体积功的情况下， 恒容过程中的热效应等于系统的热力学能变。
  • H = U + pV
    • 在不做非体积功的条件下，恒压过程中的热效应Qp等于系统的焓变。
• 热容
  • 热容C和摩尔热容Cm
  • 恒容热容
  • 恒压热容
• 热力学第一定律的应用
  • 理想气体的热力学能和焓
    • 理想气体的热力学能和焓只与T有关，与其他性质无关
  • 理想气体Cp与Cv的关系
    • • • 理想气体的Cp.m与 CV.m相差一个气体常数R
    • 对于固体或液体，其体积随温度变化很小，Cp=CV
  • 理想气体的绝热过程
    • 绝热膨胀，温度降低；绝热压缩，温度升高。
    • 理想气体绝热可逆过程方程式
    • 同一始态出发，理想气体经绝热可逆过程和恒温可逆过程不可能到达相同的终态。
• 热化学
  • 化学反应的热效应
    • 恒容反应热：QV =rU 恒压反应热：Qp = rH 恒容与恒压反应热关系：Qp=QV + nRT
  • 反应进度
    • 摩尔反应热力学能变和摩尔反应焓变：rHm = rUm+ nRT