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第一章热力学第一定律


4.热力学平衡(平衡态)
热 力 学 平 衡 态 : 指 外 界 条 件 不 变 时 , 体 系 内 部 性 质 均 匀 且 不 随 时 间 变 化 的 状 态
1 ) 热 平 衡 : 无 绝 缘 壁 时 , 体 系 内 各 部 分 , 体 系 与 环 境 之 间 温 度 相 等
2)力学平衡:无刚性壁时,体系内各部分, 体系与环境之间力相等
3 . 过 程 与 途 径
1
过 程 : 状 态 发 生 变 化 的 经 过 称 为 过 程
途径:完成这个过程的具体步骤或方式
始态
终态
(n,T1,P1,V1)——→(n,T2,P2,V2) 途径I
等T
等P
(n,T1,P2,V`2) 途径II
2 ) 几 种 重 要 的 过 程 :
a)等温过程:T 始=T 终=T 环 b)等压过程:P 始=P 终=P 环 c)等容过程:V 始=V 终
例 2: 等 P过 程 : 理 气 的 等 压 膨 胀 过 程
(298K ,Pθ ,V1) P (373K ,Pθ ,V2)
3 ) 按 不 同 变 化 分 类 a ) 状 态 变 化 : 组 成 , 聚 集 态 不 变 b ) 相 变 化 : 组 成 不 变 , 聚 集 态 发 生 变 化
c ) 化 学 变 化 : 组 成 变 , 发 生 化 学 反 应
第一章热力学第一定律
热力学研究方法的特点和局限性
热力学方法的特点 :
研究大量粒子的宏观体系的宏观性质之间的关 系及变化规律
不考虑微观粒子的微观结构
不涉及反应的速度和机理
优点和局限性
1)热力学只研究体系的始终态 根据始终态的性质而得到可靠的结果;不
考虑变化中的细节;不考虑物质内部的结构 因素
2 ) 不 考 虑 时 间 因 素
为可逆过程。
可逆过程是一种理想过程。
1.2 热力学第一定律
本节重点:体积功的计算 对热力学第一定律的理解
本节难点:体积功的计算
能量交换方式可以什么形式表现?


一、热
定义:由于系统和环境之间存在温度差 而发必要条件 2)热量是与过程有关,不是体系
的 途 径 无 关
b) 是 单 值 函 数 ,连 续 的 , 可 微 分 的
c
4 ) 体 系 的 性 质 分 类 :
a) 容量性质(或广度性质,或量度): 容量性质的数值与体系中物质的数量
成正比,具有加和性,如:m,n,V,U
b ) 强 度 性 质 : 强 度 性 质 的 数 值 与 体 系 中 物 质 的 数 量
3 ) 相 平 衡 : 体 系 各 相 物 质 组 成 、 数 量 不 变
4)化学平衡:化学反应不引起物质组成或 浓度随时间的变化
5 可逆过程
某一系统经过某一过程,由状态(1)变到 状态(2)之后,如果能使系统回到原来的状态 (1),同时消除原过程对环境所产生的一切影 响,则原来由状态(1)到状态(2)的过程就称
封 闭 体 系 : 体 系 与 环 境 间 没 有 物 质 交 换 , 只 有 能 量 交 换
孤 立 体 系 : 体 系 与 环 境 间 既 无 物 质 交 换 , 又 无 能 量 交 换
2.系统的性质、状态和状态函数 1 ) 定 义 :
状 态 : 体 系 一 系 列 性 质 的 综 合 表 现
性质:包括一切物理和化学性质 几何:体积、面积; 力学:压力、表面张力、密度;
性 质 改 变 了 , 状 态 一 定 改 变 。
例 : 理 气 的 等 温 过 程 :
( P 1, V 1) → ( P 2, V 2)
状 态 改 变 了 , T不 变 。 性 质 又 称 状 态 函 数 或 状 态 变 量
3)状态函数 状 态 函 数 : V( T, P) , T( P, V) 状 态 函 数 的 特 点 : a ) 其 变 化 值 只 与 体 系 的 始 终 态 有 关 , 而 与 变 化
d)等温等压过程:a,b 二者都具备
e)绝热过程:体系与环境之间没有热量传 递,只有功的传递
f)循环过程:体系由一始态出发,经一系列 变化过程又回到原来的状态
g)自由膨胀过程:气体向真空膨胀的过程
例 1 : 等 T 过 程 : 理 气 的 等 温 膨 胀 过 程
(298K,5Pθ,1dm3) 2 9 8K(298K,Pθ,5dm3)
3 ) 不 考 虑 粒 子 的 个 别 行 为
1 . 体 系 和 环 境
1)定 义 : 体 系 : 研 究 的 对 象 , 它 包 括 一 部 分 的 物 质
或 空 间 特 点 : a ) 是 宏 观 体 系
b)体系要占有空间
c )体 系 是 多 种 多 样 的 , 可 以 是 气 液 固 及 多 个 相 的 体 系
环 境 : 指 体 系 以 外 与 体 系 密 切 相 关 的 部 分 。 特 点 : a ) 体 系 与 环 境 之 间 有 确 定 的 界 面
b ) 这 种 界 面 可 以 是 真 实 的 , 也 可 以 是 虚 构 的
c ) 体 系 与 环 境 的 划 分 不 是 固 定 不 变 的
体系
体系
电 磁 : 电 流 、 磁 场 强 度 ; 化 学 : 摩 尔 数 、 摩 尔 分 数
热 力 学 : 温 度 、 熵 、 内 能 、 焓 、 功 焓 、 自 由 能
2
状 态 一 定 , 体 系 所 有 的 性 质 都 是 确 定 状 态 改 变 了 , 不 一 定 所 有 性 质 都 改 变 , 但
体 系 环 境
界 面
a C H 3O HC H 3O H ( g)g-l 界 面 ( l) +空 气 +冰 浴 ( 真 实 )
bC ( H g 3 + O l H ) + 空 界 气 面 ( + 甲 虚 醇 构 气 )
3 )
敞 开 体 系 : 体 系 与 环 境 间 即 有 物 质 交 换 , 又 有 能 量 交 换
无 关 , 不 具 有 加 和 性 。 如 : T , P , ρ , E
二 者 的 关 系 :
a ) 每 单 位 广 度 性 质 即 强 度 性 质
V n V m C n P C P , m
b ) 容 量 性 质 容 量 性 质 = 强 度 性 质
m
V
c ) 容 量 性 质 强 度 性 质 = 容 量 性 质
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