2022-2023学年高二物理竞赛课件：热力学第一定律

热力学第一定律 热力学第一定律 热力学基本概念及术语 热力学第一定律 恒容热、恒压热及焓 变温过程热的计算 相变热的计算 化学反应热的计算 体积功的计算 热力学第一定律的其它应用举例 热力学第一定律对实际气体的应用 本章基本要求 理解系统与环境、状态、过程、状态函数与途径函数等基本概念，了解可逆过程的概念。 掌握热力学第一定律文字表述和数学表达式。 理解功、热、热力学能、焓、热容、摩尔相变焓 、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓等概念。 掌握热力学第一定律在纯 p V T 变化、在相变化及化学变化中的应用，掌握计算各种过程的功、热、热力学能变、焓变的方法。 热力学基本概念及术语 一、系统与环境 二、系统的性质 三、状态和状态函数 四、平衡态 五、过程和途径 六、过程函数 七、热力学能 一、系统与环境 1. 系统(System): 系统之外与之有直接联系的那部分物质或空间 研究的对象，即我们感兴趣的那部分物质或空间，也称物系或体系。 2. 环境(Surroundings): 3. 系统的分类： 敞开系统(Open System)： 　　 系统与环境有能量交换， 也有物质交换 孤立系统 (Isolated System)： 　　 系统与环境无能量交换，也无物质交换 封闭系统(Closed System)： 　　 系统与环境有能量交换，无物质交换 二、系统的性质 1. 性质(Quantities、Properties)： 系统的宏观性质，如：p、V、T、n、Vm等 2. 性质分类： (1) 广延性质(Extensive properties)： 与物质的数量成正比，具有加和性。如：V、n (2) 强度性质(intensive properties)： 与物质的数量无关，不具有加和性。如：p、T、Vm 广/广=强 如：V/n=Vm 三、状态与状态函数 2. 状态函数(state function)： 系统的宏观性质 1. 状态(state)： 系统所有宏观性质的综合表现 3. 状态函数的特点： (1) 状态确定，则状态函数值确定； (2) 状态函数的变化量只与系统的始终态有关， 与过程变化的途径无关； (3) 状态函数有全微分，状态函数的环积分为　　 　零，如∮dp= 0。 4．经验规律： 　 对组成不变的系统 ①两个强度性质确定，则所有强度性质确定； ②两个强度性质和一个广延性质确定，则所有 性质都确定。 由此可见： 对组成及数量不变的系统，某一状态函数可表示为另外两个状态函数的函数。 如：压力可表示为体积和温度的函数 p = f (T,V) 四、平衡态 Equilibrium state 1. 定义： 一定条件下系统的各种性质均不随时间变化的状态 2. 平衡态必须满足的条件： 热平衡(Thermal Equilibrium ): T不变 力平衡(Force Equilibrium): p不变　 相平衡(Phase Equilibrium): 相态不变 化学平衡(Chemical Equilibrium): 组成不变 五、过程与途径 3. 热力学常见过程： (1) 纯pVT变化、相变化、化学变化过程 (2)可逆过程与不可逆过程 (3)循环与非循环过程 (4)恒温、恒压、恒容、恒外压、绝热过程 1. 过程(process)：系统状态发生的任何变化 2. 途径(Path)：系统状态发生变化过程的具体步骤 六、过程(途径)函数 过程函数的特点： 只有系统发生一个变化时才有过程函数； 过程函数不仅与始、终态有关，还与途径有关； 没有微分，只有微小量，微小量用 X 表示。 $$