第十一课化学

热力学

热力学是物理学的一个分支，它研究热、功和温度，以及它们与能量、辐射和物质性质的关系。(参考:维基百科)

系统与环境

在宇宙中进行观测的部分被称为系统。剩下的宇宙称为环境。

宇宙=系统+环境

出于所有实际目的，环境是剩余宇宙中可以与系统相互作用的部分。

边界:系统可以由物理边界定义。将系统与周围环境隔开的墙称为边界。这堵墙可以是真实的，也可以是想象的。

系统类型

热力学中的系统

图片来源:维基百科

  1. 开放系统:在一个开放的系统中，系统和环境之间存在着能量和物质的交换。例子:在一个敞开的烧杯中的反应物。
  2. 封闭系统:当系统与周围环境之间没有物质交换，但可以进行能量交换时，称为封闭系统。例:密闭容器中的反应物。
  3. 孤立系统:当系统和周围环境之间没有物质和能量的交换时，它被称为孤立系统。例子:热水瓶中的反应物。

系统状态:热力学系统的状态是由其可测量的(或宏观的)性质或体积性质来描述的。因此，气体的状态可以用压强(p)、体积(v)、温度(T)和量(n)来描述。这些变量被称为状态变量或状态函数，因为它们的值只取决于系统的状态，而不取决于达到状态的方式。

热力学能作为状态函数

化学系统的所有能量之和称为系统的内能(U)。热力学能在下列条件下可能发生变化。

工作

让我们以一个绝热系统为例，即一个不允许系统与周围环境进行热交换的系统。这样一个系统的状态可以改变的方式称为绝热过程。

让我们对系统做功来改变系统的热力学能。

系统初始状态= A

系统初始温度= T一个

系统在A态的热力学能= U一个

改变系统内能的方法有很多种。它可以通过对系统做一些机械功来实现，例如通过旋转搅拌器。另外，也可以用浸没棒对系统进行电气工作。让我们假设在两种情况下都对系统做了1kj的功。可以说明如下:

系统的新状态= B

系统的最终温度= TB

系统B态的热力学能= UB

发现TB> T一个

温度变化B- T一个

热力学能变化ΔU = UB- U一个

因此，可以说热力学能的值是一个系统的特征，因此绝热功(W广告)改变状态所需的能量等于一种状态下U的值与另一种状态下U的值之差。bdapp官方下载安卓版这可以由下式给出:

Δu = u2- U1= w广告

当工作完成时在系统上w广告是正的。当工作完成时通过系统w广告是负的。

热

我们以温度为T的水为例一个在有导热壁的容器中。我们把这个容器放在一个温度为T的大容器里B．系统(水)吸收的热量为:

“q = T_B-T_A '

在本例中，' ΔU=q '

当热量从周围环境传递到系统时q是正的，但是当热量从相反方向传递时q是负的。

一般情况下

让我们举一个热力学能由于做功和热量的传递而改变的例子。在这种情况下，热力学能的变化量为:

“ΔU = q + w ` ................( 1)

式(1)为热力学第一定律，具体情况如下:

"孤立系统的能量是恒定的"

这个定律通常被称为能量守恒定律。

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