物理化学之热力学第一定律

热力学第一定律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。表述为：物体内能的增加等于物体吸收的热量和对物体所作的功的总和 。即热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。其推广和本质就是著名的能量守恒定律。干货满满，赶快收藏学起来吧！

热力学第一定律

• 热力学概括
  • 热力学定义：研究宏观系统的热与其他形式能量之间的相互状态关系极其转化过程中所遵循规律的科学
  • 热力学方法
    • 演绎方法
    • 局限性
      • 不知道反应的机理
      • 不研究系统的宏观性质与微观结构之间的关系
      • 可以指出进行实验和改进工作方向，讨论变化的可能性，但无法指出如何将可能性变为现实的方法和途径
• 热容
  • 定义：系统升高单位热力学温度时所吸收的热
  • △H＝Qp＝□CpdT
  • △U＝Qv＝□CvdT
• 准静态与可逆过程
  • 功与过程
    • 自由膨胀
    • 等压膨胀
    • 可逆压缩
  • 准静态过程
  • 可逆过程
• Carnot循环
  • 定义：理想气体从高温热源吸收热量，一部分通过理想热机做功，另一部分的热量放给低温热源
  • 热机效率
    • 定义：将热机所做的功与所吸的热之比重
    • 公式：η＝－W／Q
  • 冷冻系数
    • 定义：将所吸的热与所作的功之比值
    • 公式：冷冻系数＝Qc／W
  • 热泵
    • 原理：把热量从低温物体传到高温物体，使高温物体温度更好
    • 工作效率：向高温物体输送的热与电动机所做的功的比值
• 焓
  • 状态函数
  • H＝U＋△pv
• 热力学第一定律对理想气体的应用
• Hess定律
  • 反应的热效应只与起始和终了状态有关，与变化途径无关
• 几种热效应
  • 标准摩尔生成焓
  • 自键焓估算反应焓变
  • 标准摩尔离子生成焓
  • 标准摩尔燃烧焓
• Joule－Thompson效应
  • 节流过程的△H和△U
• 绝热反应－非等温变化
  • 一般假定过程中焓变为零
• 反应焓变与温度的关系
  • Kircchoff定律
• 热化学
  • 等压热效应与等容热效应
  • 反应进度
    • 注：反应进度为1mol，表示按计量方程反应物全部作用
  • 标准摩尔焓变
  • 热化学方程式
• 热力学第零定律
  • 热平衡定律或第零定律
    • A和B分别与C达成热平衡，则A和B也处于热平衡
  • 热力学温度
    • 正比与理想可逆热机与外界交换的热量的物理量
    • K＝273.15℃
• 热力学的一些基本概念
  • 系统与环境
    • 系统
      • 定义：被划定的研究对象
      • 敞开系统
        • 系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换
      • 隔离系统
        • 系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换
      • 封闭系统
        • 系统与环境之间无物质交换，但有能量交换
      • 性质
        • 强度性质
        • 广度性质
    • 环境
      • 定义：与系统密切相关、有互相作用或影响所能及的部分
  • 热力学平衡态
    • 热平衡
    • 力学平衡
    • 相平衡
    • 化学平衡
  • 状态函数
    • 它的变化值仅取决于系统的始态和终态，而与变化的途径无关
  • 状态方程
    • 系统状态函数之间的定量关系
  • 过程
    • 定义：在一定的环境条件下，系统发生了一个从始态到终态的变化
    • 等温过程
    • 等压过程
    • 等容过程
    • 绝热过程
    • 环状过程
  • 途径
    • 从始态到终态的具体步骤
  • 热
    • 系统与环境之间传递的热量
  • 功
    • 系统与环境之间传递的除热以外的其他能量