状态函数与过程函数的关系之一 (5)热力学能U(内能) [thermodynamic energy(internal energy)] ·状态函数：状态一定值一定，其变化只 与体系变化过程的始态和终态有关，而与 体系内部一切能量的总和： a.分子或原子的位能、振动能、转动能、 e 方式或途径无关 平动能、电子的动能以及核能等。 ·过程函数：必与发生变化的具体途径有 b.绝对值无法测量或计算，只能计算△U。⊙巴。 关，伴随着途径而定 4理想气体的只是温度的函数，恒温过一人 c.U是体系的状态函数。 程△U=0。 状态函数 过程函数 e.具有加和性。 3.2.2热力学第一定律 例：(1)某过程中，体系从环境吸收热量50kJ 对环境做功3OkJ。求过程中体系热力学能的改 ·数学表达式：△U=Q-W 变量△U和环境热力学能的改变量△U。 =Q-pAV-W' 解：由热力学第一定律的数学表达式可知 ·研究内容：体系变化过程中热力学能、功、 Q=+50kJ,=+30kJ 热的转换方式。 4U体泰Q-F =50-30=20(kJ) ·实质：能量守恒和转化定律。 章 能量的总量是守恒的，不会凭空产生，也不会凭空 3 若将环境当做体系来考虑， 消失，只可能从一种形式转化为另一种形式。 则有Q'=-50kJ,w=-30kJ, ·在孤立体系中能量的总值恒定不变。 故环境热力学能改变量4U’='一” 40'环w-50-(-30)=-20(kJ) 讨论： (2)如果开始时，体系先放热40kJ,环境 1.从(1)(2)可以看到：作为量度性质的热力 学能，对宇宙来说其改变量当然是零。 对体系做功60kJ,求体系的热力学能的改 变量△U以及终态的热力学能U。 △U体系十△U环境=0 或 U体系十U环境=常数 解：Q=一40kJ,F=一60kJ 能量守恒的实质。 4U体系Q-F=20J UU1+20(kJ) 2.对于体系的始态U和终态(U十20)，虽然变 化途径不同(Q、W不同)，但△U却相同。说 明Q、W是非状态函数，它们与途径有关，而 热力学能是状态函数，与途径无关。 44 状态函数与过程函数的关系之一 • 状态函数：状态一定值一定，其变化只 与体系变化过程的始态和终态有关，而与 方式或途径无关 第 3章化学反应概述 • 过程函数：必与发生变化的具体途径有 关，伴随着途径而定 状态函数 过程函数 体系内部一切能量的总和： a.分子或原子的位能、振动能、转动能、 平动能、电子的动能以及核能等。 （5）热力学能U（内能） [thermodynamic energy (internal energy)] 第 3章化学反应概述 b.绝对值无法测量或计算,只能计算ΔU。 c.U是体系的状态函数。 d.理想气体的U只是温度的函数，恒温过 程△U=0。 e. 具有加和性。 3.2.2热力学第一定律 • 数学表达式：ΔU = Q－W = Q － pΔV － W′ • 研究内容：体系变化过程中热力学能、功、 第 3章化学反应概述 研究内容：体系变化过程中热力学能、功、 热的转换方式。 • 实质：能量守恒和转化定律。 能量的总量是守恒的，不会凭空产生，也不会凭空 消失，只可能从一种形式转化为另一种形式。 • 在孤立体系中能量的总值恒定不变。 例:（1）某过程中，体系从环境吸收热量50kJ， 对环境做功30kJ。求过程中体系热力学能的改 变量ΔU和环境热力学能的改变量ΔU’。 解：由热力学第一定律的数学表达式可知 Q＝＋50kJ，W＝＋30kJ 第 3章化学反应概述 ∴ ΔU体系=Q－W =50－30=20（kJ） 若将环境当做体系来考虑， 则有Q’= −50kJ，W”= −30kJ， 故环境热力学能改变量ΔＵ’=Q’－W” ∴ΔＵ’环境= −50－（−30）= −20（kJ） （2）如果开始时，体系先放热40kJ，环境 对体系做功60kJ，求体系的热力学能的改 变量ΔU以及终态的热力学能U 。 解： Q =－40kJ W = －60kJ 第 3章化学反应概述 解： Q = 40kJ，W = 60kJ ΔU体系= Q －W =20kJ ∴ UII= UI＋20（kJ） 讨论： 1.从（1）（2）可以看到： 作为量度性质的热力 学能，对宇宙来说其改变量当然是零。 ΔU体系 ＋ ΔU环境＝0 或 U体系 ＋ U环境＝常数 能量守恒的实质 第 3章化学反应概述 ——能量守恒的实质。 2.对于体系的始态UI 和终态（UI ＋20），虽然变 化途径不同（Q、W不同），但ΔU却相同。说 明Q、W是非状态函数，它们与途径有关，而 热力学能是状态函数，与途径无关