物理化学/热力学导论

热力学是一个误称，因为我们只考虑平衡现象，而不是像动力学那样的时间依赖性。热力学处理的是能量、熵、体积、热量、功、效率（理想）、自由能、化学势、压强、温度等。它是在19世纪为了解释蒸汽机而发展起来的。从那时起，它已经走过了漫长的道路，能够解释化学、物理和生物学中各种各样的现象。它是一个古老而美丽的理论，在化学中非常重要。

示例问题

1巴的理想单原子气体在可逆绝热过程中膨胀到最终压力为 ${\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}}$ 巴。计算每摩尔 $q\;$ 、每摩尔 $w\;$ 和 $\Delta {\overline {U}}$ .

为了解决这个问题，我们需要应用 ${\frac {T_{2}}{T_{1}}}=\left({\frac {P_{2}}{P_{1}}}\right)^{\gamma -1/\gamma }$ 这一事实。

因此，代入并求解 $T_{2}$

${\frac {T_{2}}{298.15\ K}}=\left({\frac {0.5\ bar}{1.0\ bar}}\right)^{\begin{matrix}{\frac {{\begin{matrix}{\frac {5}{3}}\end{matrix}}-1}{\begin{matrix}{\frac {5}{3}}\end{matrix}}}\end{matrix}}$

$T_{2}={225.96\ K}$

现在，我们使用

$w=\int _{T_{1}}^{T_{2}}{\overline {C}}_{v}\,dT$

这将给我们 $w$

$w=\int _{298.15\ K}^{225.96\ K}{\overline {C}}_{v}\,dT={\begin{matrix}{\frac {3}{2}}\end{matrix}}R\left(225.96\ K-298.15\ K\right)=-900.39\ J\ mol^{-1}$