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1、1.3 热力学第一定律在状态变化过程的应用1.3.1 简单状态变化（物理变化）(1) 凝聚态体系特点是：V 0，体积功W 0，且Cp CV 恒压变温有： 恒温变压有：（2）气体体系自由膨胀：特点是 p外=0，则W = 0速度快 Q 0，则U = 0 对理想气体：T = 0，则H = 0 对非理想气体： H = U + (pV) = p2V2 p1V1恒容过程特点是 V = 0，则 W = 0 H = U + Vp对理想气体U = nCV,mT ， H = nCp,mT恒压过程特点是 p体= p外= p，故 W = p V U = H p V 对理想气体: U = nCV,mT ，H = nCp
2、,mT W = p V = nRT恒温过程（只讨论理想气体的恒温过程）特点是 T = 0，对理想气体有 U =H = 0恒温可逆过程恒温不可逆过程： 计算要依过程特点而定绝热过程特点是 Q = 0，则U = W ，H =U + (pV)对理想气体： U = nCV,mT，H = nCp,mT绝热可逆过程 可以导出：理想气体绝热可逆过程方程： =常数绝热不可逆过程： 绝热可逆过程方程不能用！ 由热力学第一定律导出结果1.3.2 2. 相态变化（1）可逆相变 在正常相变点处进行的相变过程可视为恒温恒压可逆过程，则Qp=H，称为相变热，如蒸发热(vapH)，升华热(subH)，熔化热( fusH)等
3、，或vapHm， subHm，fusHm，等等。 通过相变过程的量热或者热分析获得相变热W =pVU = Q+W =trsHpV注意计算过程中的近似处理：考虑融化时：V1 0，则U1H1考虑蒸发时： V气 V液， 则V = V气 V液 V气 ， W =pV pV气 = nRT（2）不可逆相变非正常相变过程，设计同始末态相同的可逆过程与简单状态变化的组合进行计算。状态函数法计算状态函数的变化值。例1 设在273.2K和1013.25kPa时，有10.00的理想气体，用下列几种不同过程膨胀至压力为101.325kPa的状态：（1）恒温可逆膨胀；（2）绝热可逆膨胀；（3）反抗恒外压101.325kP
4、绝热不可逆膨胀。计算气体最后的体积和所做的功。设。解（1）恒温可逆膨胀（2）绝热可逆膨胀因所以所以用公式=常数可求得。（3）反抗恒外压101.325kPa不可逆绝热膨胀。对于不可逆绝热膨胀，不能使用可逆绝热膨胀的过程方程求，只能使用理想体状态程求。所以但上式右边有一个未知数，因此必须先求。方法如下：因此于是10039.8163.98100(108.8K)(174.8K)(273.16K)例2 2mol.理想气体，在101.325kPa下,从300K加热到400K，已知=31.40+13.4()，求此加热过程中的 、及。解 也可用公式计算。例3 10mol温度为273.15K的冰在101.325
5、kPa的压力下熔化为水，并在此压力下升温至373.15K，然后蒸发为同温同压的蒸气。试求该过程的、及。已知273.15K时冰的比容为1.0917 ，冰的熔化热为334.72；273.15K及373.15K时水的比容分别为1.001及1.043，273.15K至373.15K水的比热为4.184 ，373.15K时水的蒸发热为2259 ；373.15K时水蒸气的比容为1677 。冰，273.15K1.0917 水，273.15K1.001水，373.15K1.043汽，373.15K1677 （1）（2）（3）334.724.1842259 解（1）（2）（3）如果忽略液体水的体积，即把上式括号中的1.043去掉,由此造成的误差仅为0.062.所以7
物理化学教案：1.3 热力学第一定律在状态变化过程中的应用
