注意：从始态到终态，再从终态回到始态， 系统和环境都能复原 。
Reversible process
9/30/2020
5.可逆过程（Reversible process）
可逆
步骤a1 H2O(l) 80℃
可逆
步骤a2 H2O(l) 100℃
可逆
步骤a3
H2O(l) 80℃
101.325kPa
101.325kPa H2O(g)
9/30/2020
§1-2 热力学第一定律
1.热和功
热（heat）
系统与环境之间因温差而传递的能量
用符号Q表示，单位：焦耳（J）
规定： 系统从环境吸热Q＞0 系统向环境放热Q＜0
功（work）
系统与环境之间除了热以外的其他的能量， 功可分为体积功和非体积功。
用符号W表示，单位：焦耳（J） 规定：系统对环境做功为负，W＜0；
与系统密切相关的部分称为环境 环境 surroundings
9/30/2020
系统 system
根据系统与环境的关系，系统分为三类：
（1）敞开系统（open system） 系统与环境之间既有物质交换又有能量交换
物质交换
环境 surroundings
敞开系统 open system
9/30/2020
途径a
100℃
47.360kPa
步骤b1
H2O(g) 80℃
步骤b2
H2O(g) 0℃
可逆 47.360kPa 可逆 47.360kPa
101.325kPa
步骤b3
不可逆
途径b
途径a可逆、途径b不可逆
9/30/2020
5.可逆过程（Reversible process）
可逆过程特点： (1) “双复原”：逆向进行之后系统恢复到原 状态，在环境中不留下影响。 可逆过程进行之后，在系统和环境中产生的 后果能同时完全消失。 (2) 可逆意味着平衡：
热平衡（thermal equilibrium） 系统各部分温度相等
力平衡(mechanical equilibrium) 系统各部分压力相等，边界不再移动。 相平衡(phase equilibrium) 系统各相的组成和数量不随时间改变。 化学平衡(chemical equilibrium) 系统各物质的组成和数量不随时间改变。
在数学上具有全微分的性质。
殊途同归，值变相等， 周而复始，数值还原。
状态方程（state equation） 系统状态函数之间的定量关系式称为状态方程。
9/30/2020
3.热力学平衡态
在一定的环境条件下，如果一个封闭系统的所有热力学状态 函数有确定值，并且热力学状态函数不随时间变化，则称该系 统处于热力学平衡态。
加和性
（2）强度性质热力学状态函数
其数值取决于体系自身的特点，与体系数量无关。如：温度、压力
不具加和性
注意：1.广度性质的状态函数除以物质的量之后是强度 性质状态函数。例如摩尔体积 9/30/2020 2.两个合适的广度性质之比是强度性质
状态函数（state function）
其数值仅取决于系统所处的状态而与系统的历史无关。 其变化值仅取决于系统的始态和终态，而与变化的途 径无关。
环境对系统做功为正，W＞0。
注意：Q和W都不是状态函数，是过程量，
它的数值与变化的途径有关。
体积功 功 电功
表面功
非体积功
电化学一章讨论 表面化学一章讨论
体积功：系统因体积变化反抗环境压力而与环境 交换的能量——本质上就是机械功
T≈T环，p≈p外，动力无限小，速度无限慢。
9/30/2020
小结 1.系统与环境
2.性质与状态
3.热力学平衡态
4.过程与途径
9/30/2020
5.可逆过程
第一章 热力学基础
1-2 热力学第一定律
化工131班电子教案
引言
封闭系统：没有物质的交换，只有能量的 交换。 这种能量是以热和功的形式进行的
途径a
100℃
47.360kPa
步骤b1
H2O(g) 80℃
步骤b2
H2O(g) 100℃
101.325kPa
步骤b3
47.360kPa
47.360kPa
途径b 9/30/2020 无论采用哪条途径状态函数的变化量都是相同的
5.可逆过程（Reversible process）
系统从状态A变到状态B，系统要经历无穷多个热力学 状态，如果所经历的每个热力学状态都是热力学平衡态， 那么称该过程为热力学可逆过程。
无物 质交 换
无能量 交换
环境 surroundings
孤立系统 isolated system
大环境
无 物 质 交 换
孤立系统（1）
9/30/2020
无能量
孤立系统（2） 交换
2.性质与状态
用宏观可测的性质来描述热力学状态，故这些 性质又称作系统的热力学状态函数。
（1）广度性质热力学状态函数 又称容量性质，数值与系统的物质的量成正比，如质量、体积
上述四个平衡不能同时满足时，则这个封闭系统处于非平衡态。 9/30/2020
4.过程与途径
（1）过程 （2）途径
系统的热力学状态发生的一系列变化 系统状态发生变化时所经历的过程的总和。
步骤a1 H2O(l) 80℃
步骤a2 H2O(l) 100℃
步骤a3
H2O(l) 80℃
101.325kPa
101.325kPa H2O(g)
物理化学电子课件
物理化学
9/30/2020
第一章 热力学基础
化工131班电子教案
热力学研究的内容
A+B
C
化学变化的方向和限度 大量分子的集合体 对象 化学热力学
热力学第一定律
U, H,Q,W
热力学第二定律
S, G, A
1.只考虑变化前后的净结果， 不考虑微观结构与反应机理。
2.能判断变化能否发生以及程度 但不考虑变化所需要的时间。
敞开系统
能量交换
（2）封闭系统（closed system）
系统与环境之间没有物质交换但有能量交换
无物质 交换
环境 surroundings
封闭系统 closed system
能量交换
9/30/2020
封闭系统
（3）孤立系统（isolated system）
系统与环境之间既没有物质交换又没有能量交换
局限
热力学第三定律
S m,B
1.不知道反应机理、速率和微观性质
2.只讲可能性，不讲现实性。
化学热力学
9/30/2020
化学热力学是通过物质变化前后某些宏观 性质的增量来分析计算得到所需的结论。
§1-1热力学基本概念
1.系统与环境
系统（system）
热力学把所研究的对象称为系统
环境（surroundings）