熱力學第一定律u q w,由於u為狀態函式,所以q和w也是狀態函式,對嗎?為什麼

2021-05-05 23:58:09 字數 6386 閱讀 4023

1樓:為何選擇我

內能變化對於任何系統都只有熱傳導和做功兩種途徑。當然適用任何系統。

熱力學第一定律內能變=q+w,u為狀態函式,所以q和w也是狀態函式這種說法對嗎?為什麼?

2樓:匿名使用者

熱力學第一定律是 du=q+w,u是狀態量,而q w是過程量(變化量),這是定義。其實這之間沒有必然聯絡,要非說原因你可以這麼理解因為等式左邊是du,雖然u是狀態量,但du是變化量,變化量等於變化量,故右邊是變化量

3樓:匿名使用者

不對,它們是狀態函式的自變數

熱力學第一定律內能變=q+w,u為狀態函式,所以q和w也是狀態函式這種說法對嗎?為什麼?

4樓:盍鳴聶涵潤

熱力學第一定律是 du=q+w,u是狀態量,而q w是過程量(變化量),這是定義.其實這之間沒有必然聯絡,要非說原因你可以這麼理解因為等式左邊是du,雖然u是狀態量,但du是變化量,變化量等於變化量,故右邊是變化量

為什麼熱力學能u是狀態函式,功w和熱q是過程函式?各決定於什麼?

5樓:c的魔鬼

熱力學能 類似於一種屬性 比如人類有四肢 是一個事實而不是過程

功是通過位移過程積累的 熱是通過能量轉化過程產生的 這是一種事實的變化 也就是過程

q和w為什麼不是狀態函式?

6樓:冠玉花單午

熱力學第一定律是

du=q+w,u是狀態量,而q

w是過程量(變化量),這是定義。其實這之間沒有必然聯絡,要非說原因你可以這麼理解因為等式左邊是du,雖然u是狀態量,但du是變化量,變化量等於變化量,故右邊是變化量

熱力學第一定律是q =△u +w, 還是△u =q +w ???說明一下,有這兩個版本的公式,說是

7樓:匿名使用者

熱力學第一定律是第一個,第二個化學,為了避免混淆

8樓:風吹過城市的角落

我是大二的,我大一時學大學物理確實也是第一個公式,不過它的形式是 △u=q-w,學物理化學時用的△u=q+w』(為便於描述,這裡用w』),形式上雖有不同,但代表的含義是一致的。

第一個公式中,氣體膨脹對外(環境)做功,w>0;氣體壓縮,即外界對系統做功,w<0;第二個公式中w』=-w,也就是說,氣體膨脹對外做功,w』<0;氣體壓縮,即外界對氣體做功,w』>0。

因此,兩者正負符號上有區別,但本質上卻沒有區別。因為,當只有氣體吸熱或只有外界對氣體系統做功時,熱力學能都增加。

9樓:匿名使用者

那要看你做化學還是物理

物理只要符號對 都一樣

10樓:受夢菡

經過幾代物理學家們的探索,事實證明永動機是一種幻想,永遠不可能成功,因為它違反了自然界最普遍的規律:熱力學第一定律和熱力學第二定律。本文將從學科交叉的角度解析永動機的發展歷程,並闡述對永動機構想的現實意義的思考。

1 第一類永動機

1.1 熱力學第一定律

熱力學第一定律(the first law of thermodynamics)就是不同形式的能量在傳遞與轉換過程中守恆的定律,表示式為△u=q+w。

表述形式:熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體,也可以與機械能或其他能量互相轉換,但是在轉換過程中,能量的總值保持不變。其推廣和本質就是著名的能量守恆定律。

物體內能的增加等於物體吸收的熱量和對物體所作的功的總和;系統在絕熱狀態時,功只取決於系統初始狀態和結束狀態的能量,和過程無關;孤立系統的能量永遠守恆;系統經過絕熱迴圈,其所做的功為零,因此第一類永動機是不可能的(即不消耗能量做功的機械);兩個系統相互作用時,功具有唯一的數值,可以為正、負或零。

1.2 亨內考永動機

13世紀法國的亨內考提出來的. 亨內考設計的裝置當時並不叫作永動機, 而是按它特別吸引人的性質, 把它叫做「魔輪」. 如圖1所示,輪子**有個轉動軸, 輪子的邊緣等距地安裝著12根活動短杆, 每個短杆的一端裝有1個鐵球.

亨內考認為, 右邊的球比左邊的球離軸遠些, 因此, 右邊的球產生的轉動力矩要比左邊的球產生的轉動力矩大. 這樣輪子就會永無休止地沿著箭頭所指的方向轉動下去, 並且帶動機器轉動。這個設計被不少人以不同的形式複製出來, 但從未實現不停息的轉動。

分析後發現:雖然右邊每個球產生的力矩大, 但是球的個數少;左邊每個球產生的力矩雖小, 但是球的個數多. 於是, 由於力矩的平衡, 輪子不會持續轉動而對外做功.

實際上輪子轉動一兩圈後襬動幾下, 便停在圖1所示的平衡位置上.

1.3 達芬奇永動機

15世紀, 義大利著名的科學家、藝術家達·芬奇也製造了類似的裝置, 如圖2所示.,他設計時認為, 利用格板的特殊形狀, 使右邊的重球滾到比左邊的重球離輪心更遠些的地方. 本以為在兩邊重球不均衡的作用下會使輪子沿箭頭方向轉動不息, 但試驗結果卻是否定的.

怎麼用熱力學第一定律證明熱力學能是狀態函式?

11樓:瞎想不是錯

焓變 開放分類: 化學、科學、物理化學、熱力學、狀態函式

enthalpy

焓,熱函:一個系統中的熱力作用,等於該系統內能加上其體積與外界作用於該系統的壓力的乘積的總和

焓是物體的一個熱力學能狀態函式,焓變即物體焓的變化量。

◆焓和焓變

焓是一個狀態函式,也就是說,系統的狀態一定,焓的值就定了。

焓的定義式是這樣的:h=u+pv

其中u表示熱力學能,也稱為內能,即系統內部的所有能量

p是系統的壓力,v是系統的體積

作為一個描述系統狀態的狀態函式,焓沒有明確的物理意義

δh(焓變)表示的是系統發生一個過程的焓的增量

δh=δu+δ(pv)

在恆壓條件下,δh(焓變)可以表示過程的熱力學能變

◆相關知識

在介紹焓之前我們需要了解一下分子熱運動、熱力學能和熱力學第一定律:

2023年,英國植物學家布朗把非常細小的花粉放在水面上並用顯微鏡觀察,發現花粉在水面上不停地運動,且運動軌跡極不規則。起初人們以為是外界影響,如振動或液體對流等,後經實驗證明這種運動的的原因不在外界,而在液體內部。原來花粉在水面運動是受到各個方向水分子的撞擊引起的。

於是這種運動叫做布朗運動,布朗運動表明液體分子在不停地做無規則運動。從實驗中可以觀察到,布朗運動隨著溫度的升高而愈加劇烈。這表示分子的無規則運動跟溫度有關係,溫度越高,分子的無規則運動就越激烈。

正因為分子的無規則運動與溫度有關係,所以通常把分子的這種運動叫做分子的熱運動。

在熱學中,分子、原子、離子和原子團做熱運動時遵從相同的規律,所以統稱為分子。

既然組成物體的分子不停地做無規則運動,那麼,像一切運動著的物體一樣,做熱運動的分子也具有動能。個別分子的運動現象(速度大小和方向)是偶然的,但從大量分子整體來看,在一定條件下,它們遵循著一定的統計規律,與熱運動有關的巨集觀量——溫度,就是大量分子熱運動的統計平均值。分子動能與溫度有關,溫度越高,分子的平均動能就越大,反之越小。

所以從分子動理論的角度看,溫度是物體分子熱運動的平均動能的標誌(即微觀含義,巨集觀:表示物體的冷熱程度)。

分子間存在相互作用力,即化學上所說的分子間作用力(範德華力)。分子間作用力是分子引力與分子斥力的合力,存在一距離r0使引力等於斥力,在這個位置上分子間作用力為零。分子引力與分子斥力都隨分子間距減小而增大,但是斥力的變化幅度相對較大,所以分子間距大於r0時表現為引力,小於r0時表現為斥力。

因為分子間存在相互作用力,所以分子間具有由它們相對位置決定的勢能,叫做分子勢能。分子勢能與彈簧彈性勢能的變化相似。物體的體積發生變化時,分子間距也發生變化,所以分子勢能同物體的體積有關係。

物體中所有分子做熱運動的動能和分子勢能的總和叫做物體的熱力學能,也叫做內能。熱力學能與動能、勢能一樣,是物體的一個狀態量。

初中我們學過,改變物體內能的方式有兩個:做功和熱傳遞。

一個物體,如果它跟外界不發生熱交換,也就是它既沒有吸收熱量也沒有放出熱量,則外界對其做功等於其熱力學能的增量:

δu1=w

如果物體對外界做功,則w為負值,熱力學能增加量δu1也為負值,表示熱力學能減少。

如果外界既沒有對物體做功,物體也沒有對外界做功,那麼物體吸收的熱量等於其熱力學能的增量:

δu2=q

如果物體放熱,則q為負值,熱力學能增加量δu2也為負值,表示熱力學能減少。

一般情況下,如果物體跟外界同時發生做功和熱傳遞的過程,那麼物體熱力學能的增量等於外界對物體做功加上物體從外界吸收的熱量,即:

δu=δu1+δu2=q+w

因為熱力學能u是狀態量,所以:

δu=δu末態-δu初態=q+w

上式即熱力學第一定律的表示式。

化學反應都是在一定條件下進行的,其中以恆容與恆壓最為普遍和重要。

在密閉容器內的化學反應就是恆容過程。因為系統體積不變,而且只做體積功(即通過改變物體體積來對物體做功,使物體內能改變,如在針管中放置火柴頭,堵住針頭並壓縮活塞,火柴頭會燃燒),所以w=0,代入熱一定律表示式得:

δu=q

它表明恆容過程的熱等於系統熱力學能的變化,也就是說,只要確定了過程恆容和只做體積功的特點,q就只決定於系統的初末狀態。

在敞口容器中進行的化學反應就是恆壓過程。所謂橫壓是制系統的壓強p等於環境壓強p外,並保持恆定不變,即p=p外=常數。由於過程恆壓和只做體積功,所以:

w=w體積=-p外(v2-v1)=-(p2v2-p1v1)

其中w為外界對系統做的功,所以系統對外做功為負。壓強乘以體積的改變數是系統對外做的功,可以按照p=f/s,v=sh,∴fh=pv來理解。

將其代入熱一定律表示式得:

q=δu-w=u2-u1+(p2v2-p1v1)=(u2+p2v2)-(u1+p1v1)

因為u+pv是狀態函式(即狀態量)的組合(即一個狀態只有一個熱力學能u,外界壓強p和體積v),所以將它定義為一個新的狀態函式——焓,並用符號h表示,所以上式可變為:

q=h2-h1=δh

它表明恆壓過程中的熱等於系統焓的變化,也就是說,只要確定了過程恆壓和只做體積功的特點,q就只決定於系統的初末狀態。

焓的物理意義可以理解為恆壓和只做體積功的特殊條件下,q=δh,即反應的熱量變化。因為只有在此條件下,焓才表現出它的特性。例如恆壓下對物質加熱,則物質吸熱後溫度升高,δh>0,所以物質在高溫時的焓大於它在低溫時的焓。

又如對於恆壓下的放熱化學反應,δh<0,所以生成物的焓小於反應物的焓。

在化學反應中,因為h是狀態函式,所以只有當產物和反應物的狀態確定後,δh才有定值。為把物質的熱性質資料彙集起來,以便人們查用,所以很有必要對物質的狀態有一個統一的規定,只有這樣才不致引起混亂。基於這種需要,科學家們提出了熱力學標準狀態的概念。

熱力學標準狀態也稱熱化學標準狀態,具體規定為:

氣體——在pθ(101kpa,上標θ指標準狀態)壓力下處於理想氣體(我們周圍的氣體可以近似看作理想氣體)狀態的氣態純物質。

液體和固體——在pθ壓力下的液態和固態純物質。

對於一個任意的化學反應:

ee+ff——→gg+rr

其中e、f、g、r為化學計量係數。若各物質的溫度相同,且均處於熱化學標準狀態,則g mol g和r mol r的焓與e mol e和f mol f的焓之差,即為該反應在該溫度下的標準摩爾反應焓或標準摩爾反應熱,符號為δrh(t),其中下標「r」指反應,「t」指反應時的熱力學溫度,「m」指ξ=1mol,δrh的單位為kj·mol-1。

ξ讀作「可賽」,為反應進度,對於反應ee+ff——→gg+rr,可以寫成:

0=gg+rr-ee-ff=∑vbb

b式中,b代表反應物或產物,vb為相應的化學計量係數,對反應物取負值,對產物取正值。根據相關計量標準,對於化學反應0=∑vbb,若任一物質b物質的量,初始狀態時為nb0,某一程度時為nb,則反應進度ξ的定義為:

bξ=(nb-nb0)/vb=δnb/vb

由此可以概括出如下幾點:

對於指定的化學計量方程式,vb為定值,ξ隨b物質的量的變化而變化,所以可用ξ度量反應進行的深度。

由於vb的量綱為1,δnb的單位為mol,所以ξ的單位也為mol。

對於反應ee+ff——→gg+rr,可以寫出:

ξ=δne/ve=δnf/vf=δng/vg=δnr/vr

對於指定的化學計量方程式,當δnb的數值等於vb時,則ξ=1mol。

焓(h)及焓變(△h)與等壓熱效應(qp)的關係

在等壓,只做體積功條件下:

δu = qp + w = qp – p(v2– v1)

δu = qp + pv1– pv2

qp = (u2+ pv2 – (u1+ pv1)

含 h = u + pv (h 定義為焓,是狀態函式)

則 qp = h2 – h1 = δh

結論:等壓,只做體積功條件下(化學反應通常屬此種情況),體系焓變(δh)在數值上等於等壓

熱效應(qp)。

焓變是與化學反應的起始狀態,終止狀態有關,與物質所處環境的壓強,溫度等因素有關,與化學反應的過程無關

物化熱力學第一定律。中的U,Q,W各自代表什麼什麼是體

內能 熱量 功。體積功 體系對外膨脹時所做的功 機械功 機械能 電能 化學能等,都是非體系膨脹做功。u代表熱復力學能,q代表系統吸熱量,制w代表系統對外做的功,熱力學第一定律表示式q u w,代表系統吸收的熱量等於系統熱力學能的變化量和系統對外做的功。體積功是系統 一般研究的是氣體 膨脹時對外做的功...

試從熱力學第一定律和熱力學第二定律,談談你對節能的認識

熱力學第一定律主抄 要解bai決能量傳遞的數量或du儲存的能量數量zhi,比如內能等熱力學第二定dao律重要關注的是能量的品質,即同樣的熱量總量,在不同的溫度有不同的品質,比在如機械能和熱能的品質不同,因此熱能轉變為機械能時,有一個轉化的效率,這是第一定律沒法解決的,因為它只關心量的問題,而不涉及品...

熱力學第一定律U Q W中的Q和等容熱效應中的Qv和等壓熱效應中的Qp有什麼區別

由熱力學第一定律 u q w 若在恆壓時,熱效應表示 qp 若只有體積功時 u qp p v qp u p v h 因為h u pv 所以,恆壓時,熱效應等於焓變。因為焓變等於熱力學能與壓力體積的積相加。而熱的數值等於熱力學能與體積功相加。在數值上正好相等。你是不是不明白為什麼恆容下焓變和熱不相等吧...