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本课件系统讲述热力学第一定律，从体系与环境、状态函数、热和功等概念出发，推导可逆过程的做功规律，进而引入焓与热容，并用于理想气体、热化学与基尔霍夫定律的计算，并配有课堂练习题。
第一章封面：本页以图示或标题形式呈现，属于「封面与内容导览」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
第一章内容导览：1热力学基本概念1.2热力学第一定律1.7热化学1.3可逆过程1.4焓1.5热容1.6热力学第一定律对理想气体的应用
第一章内容导览（续）：8赫斯定律1.9几种热效应1.10反应热与温度的关系——基尔霍夫定律
热力学概论
热力学的研究内容
热力学方法的特点和局限性
体系与环境：体系（System）在科学研究时必须先确定研究对象，把一部分物质与其余分开，这种分离可以是实际的，也可以是想象的。这种被划定的研究对象称为体系，亦称为物系或系统。
环境（surroundings）与体系密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。
敞开体系：敞开体系（opensystem）体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换。
封闭体系：封闭体系（closedsystem）体系与环境之间无物质交换，但有能量交换。
体系分类示意图：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.1 热力学基本概念」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
状态与状态函数：体系的一些性质，其数值仅取决于体系所处的状态，而与体系的历史无关；它的变化值仅取决于体系的始态和终态，而与变化的途径无关。具有这种特性的物理量称为状态函数（state function）。
状态函数的特性可描述为：异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。状态函数在数学上具有全微分的性质。
状态函数特性示意图：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.1 热力学基本概念」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
过程与途径：过程：在一定环境条件下，系统由始态变化到终态的经过。途径：始态→终态，系统所经历过程的总和。（把实现过程的具体步骤称为途径）几种主要的p,V,T变化过程：定温过程；定压过程；
定容过程；绝热过程循环过程；对抗恒定外压过程；自由膨胀过程
热和功：Q和W都不是状态函数，其数值与变化途径有关。体系吸热，Q>0；体系放热，Q<0。热（heat）体系与环境之间因温差而传递的能量称为热，用符号Q表示。
Q的取号：体系与环境之间传递的除热以外的其它能量都称为功，用符号W表示。功可分为膨胀功和非膨胀功两大类。W的取号：环境对体系作功，W>0；体系对环境作功，W<0。
热力学第一定律导览
能量守恒定律：能量守恒与转化定律可表述为：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，能够从一种形式转化为另一种形式，但在转化过程中，能量的总值不变。
第一定律的文字表述：热力学第一定律（The First Law of Thermodynamics）是能量守恒与转化定律在热现象领域内所具有的特殊形式，说明热力学能、热和功之间可以相互转化，但总的能量不变。也可以表述为：第一类永动机是不可能制成的。
第一定律是人类经验的总结。
第一类永动机：第一类永动机（first kind of perpetual motion mechine)一种既不靠外界提供能量，本身也不减少能量，却可以不断对外作功的机器称为第一类永动机，它显然与能量守恒定律矛盾。历史上曾一度热衷于制造这种机器，均以失败告终，也就证明了能量守恒定律的正确性。
第一定律的数学表达式：ΔU = Q + W对微小变化：dU =δQ +δW因为热力学能是状态函数，数学上具有全微分性质，微小变化可用dU表示；Q和W不是状态函数，微小变化用δ表示，以示区别。
体系由状态1到状态2，热力学能的改变量ΔU等于体系从环境吸收的热与环境对体系做功的加和，即
热与功的说法辨析：下述说法中，哪一个是错误的？( )如果体系在变化中与环境没有功的交换，则(A)体系放出的热量一定等于环境吸收的热量(B)体系的温度降低值一定等于环境的温度升高值(C)最终达平衡时，体系的温度与环境的温度相等(D)若体系1与体系2分别于环境达成热平衡，则二体系的温度相同练习：
绝热箱电阻丝练习：练习：•绝热箱中装有水，水中绕有电阻丝，由蓄电池供给电流。设电池在放电时无热效应，通电后电阻丝和水的温度皆有上升。
若以电池为体系，以水和电阻丝为环境，则下述答案中，哪一个是正确的（）(A) (B) (C) (D) 在本题中，若以水为体系，以电池和电阻丝为环境，下列答案中哪一个正确( )在本题中，若以水和电阻丝为体系，以电池为环境，下列答案中哪一个正确( )(A) (C) (B) (D)
可逆过程导览
功与过程：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.3 可逆过程」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
自由膨胀：设在定温下，一定量理想气体在活塞筒中克服外压,经4种不同途径，体积从V1膨胀到V2所作的功。1.自由膨胀（free expansion）因为
等外压膨胀：等外压膨胀（pe保持不变）体系所作的功如阴影面积所示。p终ΔVp终P终,V终Tp始P始,V始T(2)
多次等外压膨胀
多次等外压膨胀小结
外压差为无穷小的膨胀：外压比内压小一个无穷小的值外压相当于一碓沙粒，将其一粒粒取走，这样的膨胀过程是无限缓慢的，每一步都接近于平衡态。所作的功为：p1P1,V1T……P2P2,V2T……一粒粒取走砂粒(剩余砂粒相当前述一个重物)(4)
可逆膨胀作最大功：外压比内压小一个无穷小的值这种过程近似地可看作可逆过程，所作的功最大。
一次等外压压缩：一次等外压压缩在外压为下，一次从压缩到，环境对体系所作的功（即体系得到的功）为：压缩过程将体积从压缩到，有如下三种途径
多次等外压压缩：多次等外压压缩第一步：用的压力将体系从压缩到；第二步：用的压力将体系从压缩到；
第三步：用的压力将体系从压缩到。整个过程所作的功为三步加和。
可逆压缩：可逆压缩如果将取走的沙粒再一粒粒的放回，使压力缓慢增加，恢复到原状，所作的功为：则体系和环境都能恢复到原状。
功与过程小结：从以上的膨胀与压缩过程看出，功与变化的途径有关。虽然始终态相同，但途径不同，所作的功也大不相同。显然，可逆膨胀，体系对环境作最大功；
可逆压缩，环境对体系作最小功。只有可逆过程可以使体系和环境都恢复原状。功与过程小结
可逆过程的定义
可逆过程的特点
可逆过程计算公式：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.3 可逆过程」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
练习题：可逆过程计算公式（一）：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.3 可逆过程」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
定容热：定容热当系统发生一个微小过程时，如果体系只做体积功（W '＝0），那么根据热力学第一定律上面这两个公式说明：在定容且W′＝0的过程中，系统从环境吸的热等于系统热力学能的增加。这里一定要注意应用条件，在定容且W′＝0的过程中。
定压热：定压热对于W′＝0的定压封闭过程，那么根据热力学第一定律
焓的定义：焓的定义式：H = U + pV焓不是能量虽然具有能量的单位，但不遵守能量守恒定律。焓的绝对值也无法确定。焓是状态函数定义式中焓由状态函数组成。
状态函数的组合也一定是体系的状态函数为什么要定义焓？为了使用方便，因为在等压、不作非体积功的条件下，焓变等于等压热效应。容易测定，从而可求其它热力学函数的变化值。
相变热：本页以图示或标题形式呈现，属于「定容热、定压热与焓」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
升华热与蒸发热辨析
热容的定义：对于组成不变的均相封闭体系，不考虑非膨胀功，设体系吸热Q，温度从T1升高到T2,则：(温度变化很小)
定压热容与定容热容：定压热容Cp：定容热容Cv
热容示意图：热容（heat capacity）
热容与温度的关系：热容与温度的函数关系因物质、物态和温度区间的不同而有不同的形式。例如，气体的等压摩尔热容与T 的关系有如下经验式：1.5热容（heat capacity）热容与温度的关系：或式中a,b,c,c’,...是经验常数，由各种物质本身的特性决定，可从热力学数据表中查找。
第一定律对理想气体的应用导览
焦耳实验：Joule实验将两个容量相等的容器，放在水浴中，左球充满气体，右球为真空（如上图所示）。水浴温度没有变化，即Q=0；由于体系的体积取两个球的总和，所以体系没有对外做功，W=0；
根据热力学第一定律得该过程的。焦耳在1843年分别做了如下实验：打开活塞，气体由左球冲入右球，达平衡（如下图所示）。
焦耳实验的结论：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.6 第一定律对理想气体的应用」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
焦耳实验示意图：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.6 第一定律对理想气体的应用」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
理想气体的热力学能和焓：从焦耳实验得到理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数，用数学表示为：即：在恒温时，改变体积或压力，理想气体的热力学能和焓保持不变。还可以推广为理想气体的Cv,Cp也仅为温度的函数。
理想气体ΔU与ΔH的计算：理想气体ΔU，ΔH的计算因为理想气体的热力学能、焓只是温度的函数。对于组成不变均相系统、
理想气体Cp与Cv的关系：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.6 第一定律对理想气体的应用」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
理想气体Cp与Cv关系示意图：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.6 第一定律对理想气体的应用」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
理想气体Cp与Cv之差：理想气体的Cp与Cv之差气体的Cp恒大于Cv。对于理想气体：因为等容过程中，升高温度，体系所吸的热全部用来增加热力学能；
而等压过程中，所吸的热除增加热力学能外，还要多吸一点热量用来对外做膨胀功，所以气体的Cp恒大于Cv。
练习题：理想气体Cp与Cv之差（一）：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.6 第一定律对理想气体的应用」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
绝热过程：绝热过程的功在绝热过程中，体系与环境间无热的交换，但可以有功的交换。根据热力学第一定律：这时，若体系对外作功，热力学能下降，体系温度必然降低，反之，则体系温度升高。
因此绝热压缩，使体系温度升高，而绝热膨胀，可获得低温。
理想气体的绝热可逆过程：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.6 第一定律对理想气体的应用」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
练习题：理想气体的绝热可逆过程（一）：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.6 第一定律对理想气体的应用」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
热化学导览
等压热与等容热的关系推导：等压、等容热效应反应物产物（3）(2)定温等容与的关系的推导产物
等压等容热效应推导示意图：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.8 热化学」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
等压等容热效应推导示意图（续一）：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.8 热化学」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
等压等容热效应推导示意图（续二）：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.8 热化学」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
等压等容热效应推导示意图（续三）：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.8 热化学」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
等压等容热效应推导示意图（续四）：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.8 热化学」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
热化学方程式的标注含义：焓的变化反应物和生成物都处于标准态反应进度为1 mol反应（reaction）反应温度
盖斯定律：盖斯定律（Hess’s law）1840年，根据大量的实验事实盖斯提出了一个定律：反应的热效应只与起始和终了状态有关，与变化途径无关。不管反应是一步完成的，还是分几步完成的，其热效应相同，当然要保持反应条件（如温度、压力等）不变。
应用：对于进行得太慢的或反应程度不易控制而无法直接测定反应热的化学反应，可以用赫斯定律，利用容易测定的反应热来计算不容易测定的反应热。
盖斯定律应用：求CO生成热
压力的标准态：随着学科的发展，压力的标准态有不同的规定：标准态用符号“⊖”表示，表示压力标准态。最老的标准态为1 atm1985年GB规定为101.325 kPa1993年GB规定为1×105 Pa。
标准态的变更对凝聚态影响不大，但对气体的热力学数据有影响，要使用相应的热力学数据表。
气体与凝聚态的标准态：气体的标准态：压力为的理想气体，是假想态。固体、液体的标准态：压力为的纯固体或纯液体。
标准态不规定温度，每个温度都有一个标准态。一般298.15 K时的标准态数据有表可查。
几种热效应导览：化合物的生成焓•燃烧焓
几种热效应示意图：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.10 几种热效应」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
标准摩尔生成焓：没有规定温度，一般298.15 K时的数据有表可查。•生成焓仅是个相对值，规定元素的最稳定单质的焓值等于零。
标准摩尔生成焓（standard molar enthalpy offormation）在指定温度、标准压力下，由元素的最稳定单质生成一摩尔化合物的反应热(焓变)，称为该化合物的标准摩尔生成焓，用下述符号表示：（物质，相态，温度）
生成焓示例：HCl：化合物的生成焓例如：在298.15 K时这就是HCl(g)的标准摩尔生成焓：反应焓变为：
由生成焓求反应焓变：化合物的生成焓为计量方程中的系数，对反应物取负值，生成物取正值。利用各物质的摩尔生成焓求化学反应焓变：在标准压力和反应温度时（通常为298.15 K）
标准摩尔燃烧焓
燃烧焓的稳定产物规定：燃烧焓例如：在298.15 K及标准压力下：则根据标准摩尔燃烧焓的定义，所指稳定产物如等的标准摩尔燃烧焓，在任何温度T时，其值均为零。
由燃烧焓求反应焓变：利用燃烧焓求化学反应的焓变化学反应的焓变值等于各反应物燃烧焓的总和减去各产物燃烧焓的总和。例如：在298.15 K和标准压力下，有反应：（A）（B）（C）(D)则用通式表示为：
练习题：由燃烧焓求反应焓变（一）：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.10 几种热效应」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
练习题：由燃烧焓求反应焓变（二）：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.10 几种热效应」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
练习题：由燃烧焓求反应焓变（三）：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.10 几种热效应」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
练习题：由燃烧焓求反应焓变：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.10 几种热效应」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
基尔霍夫定律的两种形式：Kirchoff定律，有两种表示形式。也是温度的函数，只要将Cp -T的关系式代入就可从一个温度时的焓变求另一个温度下的焓变。
如有物质发生相变，就要进行分段积分。
基尔霍夫定律示意图：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.11 基尔霍夫定律」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
基尔霍夫定律示意图（续）：本页以图示或标题形式呈现，属于「1.11 基尔霍夫定律」一节，源文件未提取到更多正文文字，建议对照原课件图片补充要点。
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