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1、热 一 定 律 总结 一、通用公式 U = Q + W 绝热：Q = 0， U = W 恒容 (W=0)：W = 0， U = Q V 恒压(W=0)： W=- p V=- (pV)， U = Q- ( pV) H = Q p 恒容 +绝热(W=0) ： U = 0 恒压+绝热(W=0) ： H = 0 焓 的 定 义式： H = U + pV H = U + (pV) 典型例题 ：3.11 思考题第 3 题，第 4 题。 二、理想气体的单 纯pVT 变化 恒温： U = H = 0 T2 U = n CV, mdT 变 温 ：或 T1 T2 H = n Cp, mdT 或 T1 U = nC
2、V, m(T2-T1) H = nCp, m(T2-T1) 如恒容， U = Q ，否则不一定相等。如恒压 ， H = Q ，否则不一定相等。 Cp,m CV, m = R 双原子理想气体：Cp, m = 7R/2, CV, m = 5R/2 单原子理想气体： Cp, m = 5R/2, CV, m = 3R/2 典型例题 ： 3.18 思考题第 2,3,4 题 书2.18、2.19 三、凝聚态物质的 U 和 H 只和温度有关 T 2 U H = nC 或 U H = n Cp, mdT p, m(T2-T1) T 1 典型例题 ：书2.15 四、可逆相变 （一定温度T 和对应的p 下的相变
3、，是恒压过 程 ） H = Qp = n Hm U H nRT ( n：气体摩尔 数的变化量。如凝聚态 物质之间相变，如熔化、凝固、转 晶 等，则 n = 0， U H。 101.325 kPa 及其对应温度下的相变可以查表。 其它温度下的相变 要设计状态函数 相，温度T，压力p Hm(T) 相，温度T，压力p H1 H3 相，温度T0， Hm(T0) 相，温度T0， 压力101.325 kPa 压力 101.325 kPa 可逆相变 Hm(T) = H1 +Hm(T0) + H3 不管是理想气体或凝聚态 物质， H1 和 H3 均仅为温度的函数， 可以直接用Cp,m 计 算 。 T2 H =
4、 n Cp, mdT T1 或 H = nCp, m(T2-T1) 典型例题 ： 3.18 作业题第3 题 五、化学反应 焓的计算 298.15 K: 完全燃烧 产物 ? ? (反 ) cH cH (生 ) 反应物 ? rHm 生成物 aA + bB yY + zZ ? ? f H (反 ) fH (生 ) 稳定单质 ? = f H?(生 ) f H?(反 ) = yfHm?(Y) + zfHm ? (Z) a fHm ?(A) bfHm?(B) rHm ? =cH ?(反) cH?(生) = acHm ?(A) + bcHm ?(B) ycHm?(Y) zcHm ?(Z) rHm 其他温度：
5、状态 函数法 rHm(T) 反应物生成物 aA + bB yY + zZ (温度T) (温度 T) H1 H3 反应物rHm 生成物 (298.15 K) aA + bB yY + zZ (298.15 K) (298.15 K) U 和 H 的关系： U = H nRT （n：气体摩尔数的变化量。） 典型例题：3.25 思考题第2 题 典型例题： 见本总结 “十、状态函数法。典型例题第3 题” 六、体积功的计算 通式： W = - pamb dV 恒外压： W = -pamb (V2-V1) 恒温可逆 (可逆说明pamb = p)：W = nRT ln(p 2/p1) = - nRT ln(
6、V2/V1) 绝热可逆： pV = 常数( = Cp, m/CV, m)。 利用此式求出末态温度T2，则 W = U = nC V, m(T 2 T1) 或：W = ( p2V2 p1V1)/( 1) 典型例题：书 2.38，3.25 作业第 1 题 七、p-V 图 p 恒温过程 p 恒容过程 恒压过程绝热可逆过程 V V 斜率大小：绝热可逆线 恒温线 典型例题： 如图， AB和 AC均为理想气体变 化过程，若 B、 C 在同一条绝 热线上，那么? UAB 与 ?UAC 的关系是： (A) ?UAB ?U AC ；(B) ?U AB 0 ，?H = 0 ， ?p 0 ； (D) Q 0 ，?H
7、 = 0 ， ?p 0 。 十一、其他重要概念 如系统与环境，状态函数，平衡态 ，生成焓，燃烧焓，可逆过程等，无法一 一列举 典型例题 ： 1、书 2.21 2、体系内热力学能变化为零的过程有： (A) 等温等压下的可逆相变过程 (B) 理想气体的绝热膨胀过程 (C) 不同理想气体在等温等压下的混合过程 (D) 恒容绝热体系的任何过程 十二、本章重要英语单词 system 系统surroundings 环境 state function 状态函数equilibrium 平衡态 open/closed/isolated system开放/封闭/隔离系统 work 功heat 热energy 能量
8、 expansion/non-expansion work体积功 /非体积功 free expansion 自由膨胀vacuum 真空 thermodynamic energy/internal energy热力学 /内能 perpetual motion machine 永动机 The First Law of Thermodynamics热力学第一定律 heat supplied at constant volume/pressure恒容热 /恒压热 adiabatic 绝热的diathermic 导热的exothermic/endothermic 放热的 /吸热的 isothermal
9、等温的isobaric 等压的 heat capacity 热容 heat capacity at constant volume/pressure定容热容 /定压热容 enthalpy 焓 condensed matter凝聚态物质 phase change 相变sublimation 升华vaporization 蒸发fusion 熔化 reaction/formation/combustion enthalpy反应焓 /生成焓 /燃烧焓 extent of reaction 反应进度Kirchhoff s Law 基希霍夫公式 reversible process可逆过程 Joule-Thomson expansion焦耳-汤姆逊膨胀 /节流膨胀isenthalpic 恒焓的