物理化学热力学第一定律课件.pptxVIP

物 理 化 学 ---基础理论部分 化学与环境工程学院 徐永群 化学专业必修课 推荐几本参考书 Tel： 第1页，共23页。 绪 论 一、物理化学研究的目的和内容 1、物理化学的定义 物理化学是从物质的物理现象和化学现象之间的相互联系入手，从而探求化学变化规律的一门科学。 清华大学的定义： 用物理学原理研究化学过程所具有的性质和行为的科学。 二者关系: 常常伴随着物理效应 常常包含着物理过程 化学过程 第2页，共23页。 化学反应伴随着物理效应： 物理变化引起化学变化： 举例： 第3页，共23页。 结论： 物理现象与化学现象总是紧密地联系着的 物理化学就是从这一联系入手 从而找出化学变化的规律 目的（可以解决实际问题） 第4页，共23页。 2、物理化学研究的内容 大致可概括为三个方面： 　　1、化学系统的宏观平衡性质； 　　 　　2、化学系统的动态性质； 3、化学体系的微观结构和性质。 本课程讲 第5页，共23页。 三、 物理化学有什么用？ 电动车 单晶硅 （区域熔炼） 第6页，共23页。 第一章 热力学第一定律 ● 系统: 被研究的对象称为系统 ● 环境: 系统以外并与系统 密切相关的部分称为环境 注意：* 系统与环境可人为地划分，以研究问题的方便为准则 * 系统与环境之间存在界面 ： 真实的 虚构的 §1.1 热力学基本概念 一、系统与环境 体系 物质和能量的交换 系统与环境之间存在相互作用 第7页，共23页。 三种不同的系统 依系统与环境之间的关系，系统可分为三类。 第8页，共23页。 三种不同的系统 1）敞开系统 依系统与环境之间的关系，系统可分为三类。 系统与环境之间既有物质的交换，又有能量的交换。 （开放体系） 第9页，共23页。 2）封闭系统 系统与环境之间无物质的交换，但有能量的交换。 第10页，共23页。 系统与环境之间既无物质的交换，又无能量的交换。 3）孤立系统 （隔离体系） 但孤立体系可以构成：系统 ＋ 环境 自然界中不存在绝对的孤立系统 ! 相互作用小时： 可以认为是孤立系统 构成孤立系统 第11页，共23页。 例题: 系统与环境的划分 （具有人为性） 1) 系统: 水 + 电热丝 环境: 电源 + 导线+ 容器 2) 系统: 水 环境: 电源 + 导线 + 容器 + 电热丝 研究通电后容器内T的变化 研究通电后水的体积的变化 第12页，共23页。 二、系统的性质 性质：指事物的特性，本质。 在热力学中是用系统的宏观性质对系统进行描述的。 体积 压力 温度 粘度 表面张力 等 如 （这些都是宏观可测物理量） 热力学性质可分为两大类： 广度性质（容量性质）：性质的数值与体系中物质的量成正比（具有加和性） 强度性质：性质的数值取决于体系自身的特性，与体系中物质的量无关  （不具有加和性） 如：体积V、质量m、熵S 等等 如：温度T、压力p、摩尔热容Cv，m 等等 第13页，共23页。 三、系统的状态 1. 系统的状态：系统中全部物理性质和化学性质的综合体现。 (体系一切性质的总和) 各种性质一定，系统的状态就一定。任何一个性质发生了变化，系统的状态就要发生变化。 第14页，共23页。 2. 状态方程：热力学系统各性质之间有一定的函数关系。 状态方程 关系式称 例：理想气体的状态方程：p = nRT/V 状态函数 状态参量（性质） 状态方程通式 单组分均匀系统：Z= f(T,p,n)多组分均匀系统：Z = f(T,p,n1, n2, n3,….) 部分组分的物质的量 状态方程由实验确定，热力学方法无法导出！ 第15页，共23页。 3. 状态函数的性质 定义：状态函数是状态的函数。 特点： 变化值仅与始、终态有关，与变化的途径无关。 (1) 体系的状态确定后，状态函数的值便 被确定； (2) 体系经历一过程，其状态函数的差值 只取决于体系的始终两态。 A（P1,V1） (P2,V2) B 沿途径1 ： 从A到B