物理化學/熱力學導論

熱力學是一個誤稱，因為我們只考慮平衡現象，而不是像動力學那樣的時間依賴性。熱力學處理的是能量、熵、體積、熱量、功、效率（理想）、自由能、化學勢、壓強、溫度等。它是在19世紀為了解釋蒸汽機而發展起來的。從那時起，它已經走過了漫長的道路，能夠解釋化學、物理和生物學中各種各樣的現象。它是一個古老而美麗的理論，在化學中非常重要。

示例問題

1巴的理想單原子氣體在可逆絕熱過程中膨脹到最終壓力為 ${\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}}$ 巴。計算每摩爾 $q\;$ 、每摩爾 $w\;$ 和 $\Delta {\overline {U}}$ .

為了解決這個問題，我們需要應用 ${\frac {T_{2}}{T_{1}}}=\left({\frac {P_{2}}{P_{1}}}\right)^{\gamma -1/\gamma }$ 這一事實。

因此，代入並求解 $T_{2}$

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

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

現在，我們使用

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

這將給我們 $w$

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