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1、作业作业：第一章：第一章 10； 第二章第二章 1，5，6； A. 1.17阅读阅读: A. 2.1 2.2调调 课课 通通 知知(1) 9.23(二二)的课调至的课调至9.21(日日)晚晚7:00(2) 9.30(二二)的课停的课停(3) 10.14(二二)的课调至的课调至10.12(日日)晚晚7:002. 对比状态原理：处在相同对比状态的各种气体(乃至液体)，具有相近的物性(如摩尔热容、膨胀系数、压缩系数、黏度等)。三、用压缩因子图计算实际气体三、用压缩因子图计算实际气体 (Calculation of real gases with compression factor figure)Z
2、nRTpV ZRTpVm(1) Z的意义：压缩因子。Z与1的差值代表气体对理想气体的偏差程度，理想气体的Z1。ZnRTpV ZRTpVm(2) 如何求Z：Z不是特性参数，随气体状态而改变Z = f(T, p)RTpVZm)()(rcrcrcTTRVVpp代入对比参数rrrcrrrcccTVpZTVpTRVp),(rrcTpZfZ Zc: Critical compression factor 若满足范氏方程，则ccc38TVpR即 Zc3/80.375实验表明：Ne Ar CH4 CF4 O2 N2 CO 0.31 0.29 0.29 0.28 0.29 0.29 0.30Zcconst.于是
3、),(rrTpfZ处在相同对比状态的各种气体不仅有相近的物性，而且有相同的压缩因子。于是许多人测定Z，结果确是如此。将测量结果绘制成图压缩因子图Tr=1pr=1.5Z=0.25110101325 PaVm=0.258.314 J K-1mol-1304K解得： Vm=5.6710-5 m3 mol-1如何用图：例 CO2 (304K, 110101325 Pa)，Vm=?本章小结：本章小结：气体计算方法理想气体状态方程实际气体状态方程压缩因子图 热力学的任务：方向、限度、能量转换、宏观性质 热力学的特点：(1) 研究对象：N 1020(2) 宏观方法(3) 无涉及时间因素 本章目的：(1) 能
4、量转换规律(2) 物化学习方法21 基本概念 (Important concepts)一、系统和环境一、系统和环境 (System and surroundings) 定义：系统研究对象(也称体系)环境与系统有相互作用的外界 系统的分类开放系统 (敞开系统)封闭系统孤立系统系统二、热力学平衡状态二、热力学平衡状态 定义： 状态平衡状态热平衡力学平衡相平衡化学平衡 平衡状态包括的具体内容(Thermodynamic equilibrium state)平衡状态三、状态函数三、状态函数 (State function) 定义： 用于描述系统状态的宏观性质。 数学表述。 分类：容量性质容量性质：与n
5、成正比，有加和性。例如m，C，V；是n的一次齐函数强度性质强度性质：与n无关，无加和性。例如T，p，Vm，；是n的零次齐函数 特点：（1）相互关联：单组分均相单组分均相封闭 系统有两个独立变量；（无组成无组成变化变化的封闭系统）YYYYYABB)(A,cB)(A,c21dd（2）变化只决定于初末状态四、过程与途径四、过程与途径 (Process and path) 按系统初末状态的差异，分为简单物理过程：p V T 变化复杂物理过程：相变、混合等化学过程： 按过程本身的特点，分为多种多样。物化感兴趣的几种典型过程为：等温过程：T1T2T环const.等压过程：p1p2p外const.等容过程：
6、Vconst.绝热过程：循环过程：五、热量和功五、热量和功 (Heat and work)定义：由于温度不同而在系统与环境之间传递的能量，Q； 除热以外，在系统与环境之间所传递的能量，W。 符号：系统吸热，Q 0；系统放热，Q 0；环境做功，W 0 Q和W是过程量：热力学物理量状态函数过程量A(状态函数)B(状态函数) (过程量) (过程量)(1) 和的过程量一般不同：Q Q， W W和的状态函数变化相同：Y Y(2) 一般Q -Q逆， W -W逆；但Y - Y逆六、内能六、内能 (Internal energy)系统的能量动能势能内能：定义，意义， 也称热力学能，U机械能(1) U是状态函数
7、：容量性质，UU(T, V)(2) 绝对值不可测22 热力学第一定律 (The First Law of Thermodynamics)定律：能量守恒，叙述方法很多，第一类永动机不可能。不需证明。 数学表达式： WQUdWQU(1) 适用于非敞开系统(2) 12WQWQU23 功的计算 (How to calculate work) 一、功的分类一、功的分类体积功 Volume work非体积功电功表面功光轴功，等功二、体积功的计算二、体积功的计算系统，Vp外dV若体积膨胀或压缩dV (即VV+dV)，则VpWd外21dVVVpW外（1）被积函数为p外（2）此式中的W与第一定律表达式中的W相同
8、吗？(3) 具体过程的体积功：21dVVVpW外等压外过程：等压过程：自由膨胀：等容过程：理气等温可逆膨胀(压缩)：VpW外VpW0W0W12lnVVnRTW 可逆膨胀：理想活塞p外p-dp力学平衡212121dd)d(dVVVVVVVpVppVpW外12lnd21VVnRTVVnRTVV例：1mol H2 (3000Pa, 1m3) H2(1000Pa, 3m3)等温膨胀W？(1) 若 p外0 (自由膨胀)：W0(2) 若 p外1000 Pa (一次膨胀)：W1000(3-1) J 2000 J(3) 可逆膨胀：J3296J )13ln13000(ln12VVnRTW可见，发生同样的状态变化
9、，过程不同，功则不同 (热也不同)。三、可逆过程三、可逆过程 (Reversible process)1. 定义：热力学的一类过程，其每一步都可以反向进行而不在环境中引起其他变化。上例：(2) 一次膨胀 W2000 J反向(一次压缩) W逆3000(1-3)-6000 J 在环境中留下影响。(3) 可逆膨胀 W3296 J反向(可逆压缩) W逆-3296 J 在环境中没有留下影响。2. 特点：(1) “双复原”：逆向进行之后系统恢复到原状态，在环境中不留下影响。逆QQr逆WWr 可逆过程进行之后，在系统和环境中产生的后果能同时完全消失。(2) 可逆意味着平衡：TT环，pp外，动力无限小，速度无
10、限慢。(3) 等温可逆过程功值最大：ir,r ,TTWW3. 几种典型可逆过程：（1）可逆膨胀和可逆压缩：力学平衡（2）可逆传热：热平衡（3）可逆相变：相平衡（4）可逆化学反应：A B CE反EdE电 池（E）A B C+- 可逆过程的重要性：24 热的计算 (How to calculate heat)一、等容热一、等容热 (Heat of isometric process)UQV条件：等容，W0二、等压热和焓二、等压热和焓 定义：pVUHH是状态函数，容量性质，J，HH(T, p)无物理意义(Heat of isobaric process and enthalpy)WUQ) (WVpUQp)(WpVU)(WpVUWHQp等压条件：等压HQp条件：等压，W=0三、热容和简单变温过程热的计算三、热容和简单变温过程热的计算 简单变温过程： 热容 (Heat capacity)：TQCd1. 等容热容VVTUC令 U = U(T, V)，则VVUTCUVdddT等容TCUVdd21dTTVTCU条件：等容简单变温过程2. 等压热容ppTHCd令 H = H(T, p)，则ppHTCHTpddd等压TCHpdd21dTTpTCH条件：等压简单变温过程
物理化学电子教案：03 第一定律功可逆过程
