天大物化課件ch2一律1

1、1- 熱力學(xué)基本概念一、體系和環(huán)境 1 體系(系統(tǒng)、物系)：熱力學(xué)研究的對(duì)象（大量粒子組 成的集合體） 環(huán)境（外界）：體系以外與體系密切相關(guān)的部分 體系和環(huán)境之間通常有物理界面分開，但有時(shí)是假想的界面。 2體系分類只有能量交換而無物質(zhì)交換體系+環(huán)境 = 孤立體系 敞開體系無能量交換也無物質(zhì)交換體系與環(huán)境之間有能量交換也有物質(zhì)交換封閉體系孤立體系敞開體系封閉體系孤立體系舉 例： 3體系的宏觀性質(zhì) 宏觀性質(zhì)分類： 廣度性質(zhì)：強(qiáng)度性質(zhì)：熱力學(xué)體系的宏觀性質(zhì)（簡(jiǎn)稱為熱力學(xué)性質(zhì)）:體系的宏觀可測(cè)量（V、T、p、n 等）稱為。與體系中物質(zhì)的量有關(guān)，具有加和性，如m、V、Cp 等；與體系中物質(zhì)的量無關(guān)，不具

2、有加和性，如T、p等。注意：兩個(gè)廣度性質(zhì)的商是強(qiáng)度性質(zhì)，如二、熱力學(xué)平衡態(tài) 熱力學(xué)平衡態(tài)應(yīng)滿足：熱平衡：TTTi （無絕熱壁）力平衡 ：p1 = p2 = pi （無剛性壁）相平衡：物質(zhì)在相間分布達(dá)平衡，無物質(zhì)的凈轉(zhuǎn)移化學(xué)平衡：各物質(zhì)的組成不隨時(shí)間變化三、狀態(tài)函數(shù)1狀態(tài)：體系中所有宏觀性質(zhì)的綜合表現(xiàn)，狀態(tài)一定， 各宏觀性質(zhì)確定。 2狀態(tài)函數(shù)：描述體系狀態(tài)的宏觀性質(zhì)叫狀態(tài)函數(shù)， 如T、p、V、U、H、S等。 狀態(tài)一定，狀態(tài)函數(shù)一定；狀態(tài)改變，狀態(tài)函數(shù)相應(yīng)改變 對(duì)于一定量組成不變的均相流體（氣體、液體）體系， 體系的任意宏觀性質(zhì)是另外兩個(gè)獨(dú)立的宏觀性質(zhì)的函數(shù)： 說明 如理想氣體方程 狀態(tài)函數(shù)的變化

3、量終態(tài)的函數(shù)值始態(tài)的函數(shù)值 如： 狀態(tài)函數(shù)的微小變化可用全微分表示 如一定量的理想氣體表示為： 循環(huán)過程，任一狀態(tài)函數(shù)的變化量都為零 狀態(tài)函數(shù)特點(diǎn)： 異途同歸，值變相等；周而復(fù)始，其值不變；且滿足單值、連續(xù)、可微。 3狀態(tài)方程如理想氣體狀態(tài)方程對(duì)一定量單組分流體體系（氣體、液體體系） 或?qū)Χ嘟M分流體體系 四過程與途徑 過程：體系狀態(tài)發(fā)生的一切變化 途徑：體系狀態(tài)從同一始態(tài)到同一終態(tài)可以有不同 的方式，這種不同的方式稱為途徑 例如： 再如反應(yīng)： 不同過程，不同途徑 途徑途徑幾種主要的p、變化過程 定溫（恒溫）過程： T1=T2=Tsu 過程中溫度恒定 定壓（恒壓）過程： p1=p2=psu ，過

4、程中壓力恒定 定容（恒容）過程： V1=V2 過程中體積保持恒定 絕熱過程：Q=0循環(huán)過程：所有狀態(tài)函數(shù)改變量為零如 p=0，T=0，U=0 等 對(duì)抗恒外壓過程： psu=cons. 自由膨脹過程（體系向真空膨脹過程）： psu=0 五、熱和功 1、熱 定義：由于溫度不同而在體系和環(huán)境間交換或傳遞的能量，即當(dāng)體系與環(huán)境間因溫度有差別而進(jìn)行的能量傳遞，用Q表示。 本質(zhì)：熱是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種表現(xiàn)形式，與大量分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系，分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度越大，溫度就越高； 兩個(gè)溫度不同的物體相接觸時(shí)，由于分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度不同，則分子之間通過碰撞而傳遞能量，這種方式傳遞的能量的就是熱。 說明： a.熱是

5、過程函數(shù)，與過程有關(guān)；始、終態(tài)一定，經(jīng)由不同的過程傳遞的熱不同，故微量熱用Q示。 b.規(guī)定：體系吸熱為正,即Q0；放熱為負(fù)，即Q0。 c.單位：能量單位，J；kJ d.分類： 物理過程熱: 顯熱、 潛熱（相變熱）、溶解熱、稀釋熱 化學(xué)過程熱: 化學(xué)反應(yīng)過程熱熱水為體系：Q0，體系散熱； 水空氣為體系：Q0，體系內(nèi)部進(jìn)行熱傳遞，不與 環(huán)境進(jìn)行熱傳遞。 水氣+空氣熱水冷水絕熱壁例如： 2功 定義： 熱力學(xué)中，把除熱以外其它各種形式傳遞的能量叫功 ， 用W表示 說明：a.功過程函數(shù)，與過程有關(guān)；不同過程，功不同； 微量功用W表示 。 b.規(guī)定：體系對(duì)外做功為負(fù)，即0c.單位： 能量單位 J，kJ d.分類 體積功e ： 反抗外力作用下，體系由于體積變化而與環(huán)境交換的能量非體積功f ： 體積功以外的各種功統(tǒng)稱為f ，如：電功、表面功等 體積功計(jì)算公式：例 1mol 理想氣體在恒溫273.15K下， 由10p膨脹至p，（1）在p外0 下進(jìn)行；（2）在p外 p 下進(jìn)行，分別求功。 解： 始態(tài) 1mol p.g T273.15K p10p 終態(tài) 1mol p.gTT273.15Kp2p （1）p外0 （2）p外p