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高等化工热力学的MOOC讲堂
从今天开始
我们学习热力学第一定律
在热力学第一定律这部分内容中
我们首先介绍
理想气体及其基本性质
重要的是引出绝对温度的概念
将理想气体常常用到的
等压热容 等容热容等基本概念
介绍给大家
随后 我们将从能量
和热力学第三基本假设出发
结合功和热的概念
给出封闭系统的热力学第一定律
它的本质是能量守恒
我们在封闭系统的基础上
引入物质的传递
推导出开放 简单系统的
热力学第一定律
在推导过程中
我们定义了
热力学中重要概念之一 焓
结合质量守恒定律
我们就可以完成
开放简单系统的计算
在内能守恒的基础上
加入了动能和势能的变化
给出了
复合系统的热力学第一定律
上述的讨论
均是在静止的状态下进行的
而在实际的研究中
系统可以随时间发生变化
因此可以给出开放 复合
瞬态系统的热力学第一定律
当体系达到稳定流动时
我们就得到了
稳态的开放 复合系统
热力学第一定律
最终 如果体系中
能量因密度等随时间发生变化
我们就可以得到
应付实际情况最为复杂情况下的
热力学第一定律
至此 从理论上说
我们可以解决
与能量守恒和质量守恒相关的
热力学问题
理想气体是大家熟知的
从微观上看
理想气体就是分子间
没有相互作用
没有质量的假想状态
以氦气为例
在不同的压力下
如果我们测量
气体的体积随温度的变化
而温标的选择是以1atm条件下
我们定义水的冰点为273.15
水的沸点为373.15
这样我们就可以得到
如图所示的一条直线
我们将这条直线
延长至温度=0的这点
或者是说θ=-273.15时
我们发现体积也为0
因为在所有的压力条件下
所有的直线均在T=0时
汇聚到V=0这一点
因此我们可知
对于氦气 当T=0时
V=0或者说PV=0
即PV和T成线性关系
据此我们就可以得到
理想气体的状态方程
其中R是气体常数
在国际标准单位制下
为8.314 J/mol k
我们在这里所定义的温标
就被称之为理想气体的温标
当然
我们也可以选择摄氏温度标
只不过不同压力下
所有的体积和摄氏温度的曲线
均汇聚到-273.15℃
在宏观上
我们定义在任何温度和压力下
均严格遵守
理想气体状态方程的气体
为理想气体
其内能
仅仅是摩尔数和温度的函数
而摩尔内能仅仅是温度的函数
我们教材第39页
给出了理想气体固有性质
其中最为重要的是
理想气体的摩尔等容热容
和摩尔等压热容
以及两者之间的关系
这部分内容在本科热力学教材中
已经有很多的介绍
这里不再累述
-前言1-本MOOC课程简介
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-前言2-课程内容
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-前言3-热力学所解决的问题
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-前言4-热力学问题研究方法
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-前言5-假设的研究方法
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-前言6-课程目标、教材和致谢
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-A. 热力学历史
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-本章内容概述
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-系统、环境与边界
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-测量
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-系统的状态
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-热力学第一基本假设
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-热力学第二基本假设
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-热力学过程
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-符号与单位
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-功
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-绝热功
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-热力学第三基本假设与能量
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-热
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-热力学第四基本假设与总结
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-Homework 1--作业
-理想气体及其基本性质
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-封闭系统热力学第一定律
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-封闭系统热力学第一定律应用案例
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-开放系统热力学第一定律
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-开放系统热力学第一定律案例分析
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-2.热力学第一定律--Homework 2
-本章内容概述
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-热力学第二定律的引出——第三基本假设
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-热机和兰金热机
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-可逆性
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-可逆热机和热力学温度
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-克劳修斯定理
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-熵
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-热力学基本关系式
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-流动系统的可逆功
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-热力学第二定律
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-小结
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-Homework3
--公告
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-Homework3--作业
-本章内容概述
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-吉布斯坐标下的热力学基本关系式
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-热力学基本关系式的图形表示
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-欧拉定理
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-热力学基本关系式的积分形式
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-题外话
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-勒让德变换
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-任意坐标下的热力学基本关系式
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-吉布斯自由能的二阶偏导
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-获取不可测量性质
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-非简单系统热力学基本关系式
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-平衡态的定义
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-极值定理
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-平衡态-熵表达式
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-平衡态-能量表达式
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-平衡态-其余表达式
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-膜分离平衡
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-本章内容概述
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-系统的亚稳态
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-系统稳定性的数学表达形式
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-系统的稳定性判据
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-系统稳定性判据的应用
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-系统的临界点
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-平衡/稳定/临界状态的实际应用
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-化学反应平衡的实际应用
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-相平衡的实际应用
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-伴有反应相平衡的实际应用
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-小结
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-考题
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-考题--作业
