导图社区 热力学第一定律
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热力学第一定律
热力学研究问题的思路和方法
热力学研究对象
热力学-----经典热力学
研究对象----由大量粒子组成的宏观性质平衡态热力学,热力学研究宏观平衡系统与热有关的状态变化及其伴随能量的转化规律
系统与环境
系统：研究对象也称体系物系
敞开系统：物质+能量+
封闭系统：物质-能量+
隔离系统：物质-能量-
环境：与系统有相互作用的外界
系统的分类
容量性质：与n成正比，有加和性，列如m，c，v
强度性质：与n无关，无加和性 列如p，vm，T
热力学平衡状态
当系统与环境被隔绝后，系统的热力学性质不随时间而变化，就称系统处于热力学平衡状态。
子主题
系统处于平衡状态应满足：
相平衡
物质在各相分布不随时间变化
力平衡
系统各部分的p相等
热平衡
系统各部分的T相同
化学平衡
系统组成不随时间变化
状态函数
定义：系统状态确定后，系统的热力学性质就确定了，它们是系统的单值函数，故称为状态函数 x=f状态
特点；异途同归，值变相等：状态函数的变化值，只取决于体系的始末状态，而与变化时所经历的途径无关。
周而复始，数值关系：无论多么复杂的变化，体系经过一循环后复原，而增量为0
状态函数是一些单值，单调函数。它与状态是一一对应的关系
状态函数具有全微分的性质
功和热：都是能量转递表现出来的形式，不是能量存在的形式
功：系统与环境之间的转递的除了热以外的其他能量都成为功，用符号W表示，功是大量质点以有序运动方式而转递的能量。
环境对系统做功，W>0
系统对环境做功，W<0
体积功的定义：系统因其体积变化反抗环境压力而与环境交换的能量【本质就是机械功】
公式：W=P外dV
具体过程的功：
恒外压过程：W=-P外dV
恒压过程：W=-P外dV
自由膨胀：W=0
等容膨胀：W=0
理想气体可逆膨胀 【压缩】：W=-nRTLnV2/V1
功是途径函数
热：系统与环境之间因温差而转递的能量称为热，用符号Q表示
系统吸热Q>0
系统放热Q<0
热是途径函数
热力学能：是热力学第一定律引入的最重要的状态函数
定义：热力学系统有大量的微观粒子组成
系统的热力学能是指系统内部所有能量的总合
物理意义：U是系统内部所有能量的总和
包括
分子平均动能，转动能
分子内部个原子间的振动，电子及核运动
分子间相互作用的势能
U=Ut+Ur+Up+Uv+Un+Ue
u是状态函数，广度量，有加和性
能量守恒，叙述方法很多，隔离系统中，能量的形式可以相互转化，但是能量的总值不变。本质：能量即不可以无中生有，也不可以消失，只能从一种形式转化为另一种形式，再转化过程中能量的总值不变。
数学表达形式：dU=Q+W{微小变化}
实验气体的热力学能U仅仅是温度T的函数U={f}这一结论只对理想气体成立
恒容热：对于封闭系统，非体积功=0的恒容过程dv=0，dW=0，U=Qv 恒容热与过程的热力学能变在量值上相等。
恒压过程系统与外界的压力相等且恒定不变 Q=dU-W=dU+dpv
焓
定义：H=U+PV
性质：状态函数，广度量，单位J
盖斯定律：在恒容或恒压的过程中，化学反应的热仅与始末状态有关而与途径无关
热熔：
定义：一个没有非体积功的封闭系统在不发生相变和化学变化的情况下，升高单位热力学温度所吸收的热，符号C
C=Q/dt
摩尔热熔Cm=C/n
质量热熔：c=C/m
定压和定容热熔Cp和Cv
单原子分子Cv=3/2R
双原子分子CV=5/2r
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