文档介绍：热力学第一定律
主要公式及使用条件
热力学第一定律的数学表示式
或
规定系统吸热为正,放热为负。系统得功为正,对环境作功为负。式中 pamb为环境的压力,W’为非体积功。上式适用于封闭体系的一切过程。
焓的定义式
焓变
(1)
式中为乘积的增量,只有在恒压下在数值上等于体积功。
(2)
此式适用于理想气体单纯pVT变化的一切过程,或真实气体的恒压变温过程,或纯的液体、固体物质压力变化不大的变温过程。
热力学能(又称内能)变
此式适用于理想气体单纯pVT变化的一切过程。
恒容热和恒压热
热容的定义式
(1)定压热容和定容热容
(2)摩尔定压热容和摩尔定容热容
上式分别适用于无相变变化、无化学变化、非体积功为零的恒压和恒容过程。
(3)质量定压热容(比定压热容)
式中m和M分别为物质的质量和摩尔质量。
(4)
此式只适用于理想气体。
(5)摩尔定压热容与温度的关系
式中, b, c及d对指定气体皆为常数。
(6)平均摩尔定压热容
摩尔蒸发焓与温度的关系
或
式中= (g) —(l),上式适用于恒压蒸发过程。
体积功
(1)定义式
或
(2) 适用于理想气体恒压过程。
(3) 适用于恒外压过程。
(4) 适用于理想气体恒温可逆过程。
(5) 适用于为常数的理想气体绝热过程。
9. 理想气体可逆绝热过程方程
上式中,称为热容比(以前称为绝热指数),适用于为常数,理想气体可逆绝热过程p,V,T的计算。
10. 反应进度
上式是用于反应开始时的反应进度为零的情况,,为反应前B的物质的量。为B的反应计量系数,其量纲为一。的量纲为mol。
11. 标准摩尔反应焓
式中及分别为相态为的物质B的标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓。上式适用于=1 mol,在标准状态下的反应。
12. 与温度的关系
式中,适用于恒压反应。
13. 节流膨胀系数的定义式
又称为焦耳-汤姆逊系数。
热力学第二定律
主要公式及使用条件
热机效率
式中和分别为工质在循环过程中从高温热源T1吸收的热量和向低温热源T2放出的热。W为在循环过程中热机中的工质对环境所作的功。此式适用于在任意两个不同温度的热源之间一切可逆循环过程。
卡诺定理的重要结论
任意可逆循环的热温商之和为零,不可逆循环的热温商之和必小于零。
熵的定义
克劳修斯不等式
熵判据
式中iso, sys和amb分别代表隔离系统、系统和环境。在隔离系统中,不可逆过程即自发过程。可逆,即系统内部及系统与环境之间皆处于平衡态。在隔离系统中,一切自动进行的过程,都是向熵增大的方向进行,这称之为熵增原理。此式只适用于隔离系统。
环境的熵变
7. 熵变计算的主要公式
对于封闭系统,一切的可逆过程的计算式,皆可由上式导出
(1)
上式只适用于封闭系统、理想气体、为常数,只有变化的一切过程
(2)
此式使用于n一定、理想气体、恒温过程或始末态温度相等的过程。
(3)
此式使用于n一定、为常数、任意物质的恒压过程或始末态压力相等的过程。
8. 相变过程的熵变
此式使用于物质的量n一定,在和两相平衡时衡T,p下的可逆相变化。
9. 热力学第三定律
或
上式中符号代表纯物质。上述两式只适用于完美晶体。
10. 标准摩反应熵
上式中=,适用于在标准状态下,反应进度为1 mol时,任一化学反应在任一温度下,标准摩尔反应熵的计算。
11. 亥姆霍兹函数的定义
12.
此式只适用n一定的恒温恒容可逆过程。
13. 亥姆霍兹函数判据
只有在恒温恒容,且不做非体积功的条件下,才可用作为过程的判据。
14. 吉布斯函数的定义
15.
此式适用恒温恒压的可逆过程。
16. 吉布斯函数判据
只有在恒温恒压,且不做非体积功的条件下,才可用作为过程的判据。
17. 热力学基本方程式
热力学基本方程适用于封闭的热力学平衡系统所进行的一切可逆过程。说的更详细些,它们不仅适用于一定量的单相纯物质,或组成恒定的多组分系统发生单纯p, V, T变化的过程。也可适用于相平衡或化学平衡的系统,由一平衡状态变为另一平衡态的过程。
18. 克拉佩龙方程
此方程适用于纯物质的相和相的两相平衡。
19. 克劳修斯-克拉佩龙方程
此式适用于气-液(或气-固)两相平衡;气体可视为理想气体;与相比可忽略不计,在的温度范围内摩尔蒸发焓可视为常数。
对于气-固平衡,上式则应改为固体的摩尔升华焓。
20.
式中fus代表固态物质的熔化。和为常数的固-液两相平衡才可用此式计算外压对熔点的T的影响。
21. 麦克斯韦关系式
适用条件同热力学基本方程