物理化学热力学第一定律

大学物理化学热力学第一定律思维导图整理。

热力学第一定律

• 概念
  • 数学表达式
    • • 状态函数和过程量的关系
• 热力学基本概念
  • 系统与环境
    • 研究对象
      • 敞开系统
      • 封闭系统
      • 孤立系统
    • 与系统作用部分
  • 状态函数
    • 状态性质
      • 强度性质
      • 广度性质
      • 有无加和性
    • 特征
      • i. 单值性
      • ii. 殊途同归，值变相等
      • iii. 周而复始，值变为零
      • iv. 数值可连续变化，微变为全微分
  • 热力学平衡状态
    • 热平衡
    • 相平衡
    • 化学平衡
    • 无外界影响或者系统与外界无联系，状态不变化
  • 过程与途径
    • 过程
      • 系统一个状态到另一个状态
      • 简单过程
    • 途径
      • 始态到终态的变化由具体过程完成，具体步骤的组合。
• 基本物理量
  • 功W
    • 微观意义
      • 有序运动方式传递的能量
    • 真空
      • W=0
    • 恒外压
      • W=-P(V2-V1)
    • 等温可逆
    • 绝热
      • W=ΔU
  • 热Q
    • 微观意义
      • 无序运动方式传递的能量
    • 恒压
    • 恒容
    • 恒容热测定使用氧弹
• 可逆过程
  • • 热力学系统由某一状态出发，经过某一过程到达另一状态后，如果存在另一过程，它能使系统和外界完全复原，即使系统回到原来状态，同时又完全消除原来过程对外界所产生的一切影响，则原来的过程称为可逆过程。
• 焓
  • 状态函数
  • 焓变
  • 无法得绝对值
• 热力学能
  • U
    • 状态函数
    • 无法测得绝对值
• 应用
  • 单一物理状态变化
    • 理想气体
      • 盖*吕萨克-焦耳实验
        • 理想气体热力学能只是温度的函数
        • 理想气体的焓只是温度的函数
      • 绝热
        • 可逆
          • W=ΔU
        • 不可逆
          • W=ΔU
          • 用W和U的关系求T，再求ΔH
    • 实际气体
      • H=f(T,P)
      • 焦耳-汤姆逊实验(实际气体的节流膨胀)
        • 特点
          • 绝热
          • 恒焓
          • 降压
          • 变温
        • 焦耳-汤姆逊系数
          • μJ-T>0,dT<0
          • μJ-T<0,dT>0
          • μJ-T=0,dT=0
      • 应用
        • 气体液化
    • 相变过程
      • 由一种聚集状态转变到另一种聚集状态的过程。
      • 可逆过程与不可逆过程
        • 同温同压饱和蒸汽压
        • 可逆相变（不做非体积功）
        • 不可逆
          • 设计变化途径（相变过程为可逆相变，其它过程是简单PVT变化）
  • 化学反应
    • 热化学
    • 焓变计算
      • 盖斯定律
      • 由标准摩尔生成焓计算
      • 由标准摩尔燃烧焓计算
      • 非标准状态下的焓变计算（基希霍夫公式）
        • 注意是否有相变化
    • 绝热反应
      • 求反应最高到达的温度
      • 恒容爆炸反应
      • 恒压燃烧反应
• 热容
  • 定压摩尔热容
  • 定容摩尔热容
  • 关系
    • 凝聚态
    • 理想气体
• 复杂过程计算