第一章冶金热力学基础 内能是体系内部储存的总能量,常用U表示,单位为KJ或J。 内能绝对值的不可知性。当体系状态改变后,内能的变化常以功、能的形式表现出来 而这一部分能量是可测的,所以,常用到内能的变化值△U。 内能是体系的性质,是状态函数,所以状态变化时,内能的变化值只取决于体系的初 始和终态,而与变化的途径无关。 1.3能量守恒一热力学第一定律 热力学第一定律 学第一定律的数学表述 △U=Q+W du=8 O+8W 符号:Q表示热能,W表示体系状态变化所做的功d表示微分,8表示微小变化 变量8Q和δW取决于经过的路径,而dU仅取决于始末态 2、其它几点说明 (1)对一个孤立的体系,热力学第一定律实际即为能量守恒定律 (2)功W可以是机械功或者是某种其他形式的功(而是化学的等等),机械功 一般是由压力引起的,并可表示为-PdV,如果以W"表示非机械功,则有 U=8O-PdV+8w (1-3) (3)各参量的正负号问题,在(1-1)中,吸热时Q为正,环境对体系做功时W 为正。 二、热与焓 1焓和热的关系 冶金中最常见的的恒压下,此时有 Qp=△U+P△V或8Qp=dU+PdV=d(U+PV) (1-7) 取H=U+PV(焓的定义式),则有 dh=8 Qp (1-8) H为状态函数,其热值只取决于体系的始末态,与过程的具体途径无关 2.几点说明 (1)由推导可知,只有在恒压状态,焓变等于过程吸放热值。 (2)焓的绝对值的不可知性。和U一样,也无法知道H的确定值,但可测得其变 化值。通常利用一个取为标准的状态为参考点,得出过程状态变化时的△H (3)标准状态:对一个元素来说,标准状态是在25°C(298K)和压力为一大气压 下,它能稳定存在的状态,此时△F=0。如298K时为固态的元素,△FP2s=0。 对298K时的气态元素,在101325Pa时,△H29=0 (4)化合物的标准生成焓:标准状态下,由稳定单质生成1mol某化合物的反应的 焓变△H。 三、热容与过程所需热的计算 1、热容的定义 热容是热力学计算的重要物理量,它是物质在某条件下温度升高(或降低)一度吸收 (或放出)的热量。单位质量的物质的热容为比热,单位为kJ·k·kg。摩尔物质的热容 称为摩尔热容,单位为J·k·mo1"。热容和比热与物质的性质、状态、数量单位、温度 加热条件等有关。第一章 冶金热力学基础 2 内能是体系内部储存的总能量，常用 U 表示，单位为 KJ 或 J。 内能绝对值的不可知性。当体系状态改变后，内能的变化常以功、能的形式表现出来， 而这一部分能量是可测的，所以，常用到内能的变化值ΔU。 内能是体系的性质，是状态函数，所以状态变化时，内能的变化值只取决于体系的初 始和终态，而与变化的途径无关。 1．3 能量守恒----热力学第一定律 一、 热力学第一定律 1、 学第一定律的数学表述 ΔU=Q+W dU=δQ+δW （1-1） 符号：Q 表示热能，W 表示体系状态变化所做的功 d 表示微分, δ表示微小变化。 变量δQ 和δW 取决于经过的路径，而 dU 仅取决于始末态 2、 其它几点说明 （1） 对一个孤立的体系，热力学第一定律实际即为能量守恒定律； （2） 功 W 可以是机械功或者是某种其他形式的功（而是化学的等等），机械功 一般是由压力引起的，并可表示为-PdV，如果以 W´表示非机械功，则有 d U=δQ-PdV+δW´ （1-3） （3） 各参量的正负号问题，在（1-1）中，吸热时 Q 为正，环境对体系做功时 W 为正。 二、 热与焓 1 焓和热的关系 冶金中最常见的的恒压下，此时有 QP=ΔU+PΔV 或 δQP= dU + PdV =d（U+PV） （1-7） 取 H=U+PV（焓的定义式），则有 dH=δQP （1-8） H 为状态函数，其热值只取决于体系的始末态，与过程的具体途径无关。 2．几点说明 （1） 由推导可知，只有在恒压状态，焓变等于过程吸放热值。 （2） 焓的绝对值的不可知性。和 U 一样，也无法知道 H 的确定值，但可测得其变 化值。通常利用一个取为标准的状态为参考点，得出过程状态变化时的ΔH。 （3） 标准状态：对一个元素来说，标准状态是在 25ºC（298K）和压力为一大气压 下，它能稳定存在的状态，此时ΔHº=0。如 298K时为固态的元素，ΔHº298=0。 对 298K时的气态元素，在 101325Pa时，ΔHº298=0。 （4） 化合物的标准生成焓：标准状态下，由稳定单质生成 1mol 某化合物的反应的 焓变ΔH。 三、 热容与过程所需热的计算 1、热容的定义 热容是热力学计算的重要物理量，它是物质在某条件下温度升高（或降低）一度吸收 （或放出）的热量。单位质量的物质的热容为比热，单位为kJ·k -1 ·kg-1 。摩尔物质的热容 称为摩尔热容，单位为J·k -1 ·mol-1。热容和比热与物质的性质、状态、数量单位、温度、 加热条件等有关。 2