物理化学（中南民族大学） 第一章_智慧树知到答案2021年

第一章 热力学第一定律及其应用：本章的重点和难点：通过对热力学第一定律的学习。了解热力学方法的特点。特别要理解状态函数、准静态过程和可逆过程的概念。其次是学会热力学第一定律的一些应用，如热化学过程中的功和热量的计算等。1.1热力学的一些基本概念:热力学是研究能量相互转换过程中所应遵循的规律的科学。广义的说，热力学是研究系统宏观性质变化之间的关系，研究在一定条件下变化的方向和限度。本节课从研究对象开始，逐步深入，主要介绍了热力学的一些基本概念：系统与环境，热力学平衡，状态函数，过程与途径，热和功。尽管热力学在研究过程中有一定的局限性，但仍为一种非常有用的理论工具。
1.2热力学第一定律:自然界中有一个最普遍的规律：能量既不能创造，也不能消灭，它只能从一种形式转变为另一种形式，在转化中，能量的总量不变，即能量守恒与转化定律。 热力学第一定律是在热现象领域内的能量守恒与转化定律。它是自然界的普遍定律，不以人的意志为转移，不能无中生有，也不能自行消失。热力学第一定律是人类长期经验的总结，其基础极为广泛，再不需用别原理来证明，至今无论是宏观世界，还是微观世界中，都未发现过任何例外情况。
1.3功与过程:功的概念最初源于机械功，它等于力F乘以在力方向上所发生的位移dl的乘积。以气体的膨胀为例，在定温下，将定量的气体置于横截面为A的活塞筒中，假定摩擦力忽略不计，桶内气体压力为Pi,外压为Pe,若Pi > Pe，则气体膨胀，系统做膨胀功。过程是系统发生热力学状态变化的过程，途径是发生状态变化的具体步骤。功不是状态函数，而是与途径有关的量。可逆膨胀，系统对环境作最大功；可逆压缩，环境对系统作最小功。
1.4卡诺循环:蒸汽机是热机的一种，热机通过工质从高温热源吸热量对外作功，然后向低温热源放热复原，如此循环操作。法国的青年工程师卡诺(carnot)发现:热机即使在最理想的情况下，也不能把所吸的热全部都转化为功而有一个限度，为了找出热机实际效率的极限。卡诺设想了由四个可逆步骤构成的循环过程：等温可逆膨胀过程、绝热可逆膨胀过程、等温可逆压缩过程、绝热可逆压缩过程。经过这4个过程 完成一次循环，称之为卡诺循环。