第2章 热力学第一定律课件

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1、第二章热力学第一定律热力学是建立在大量科学实验基础上的宏观理论，是研究各种形式的能量相互转化的规律，由此而得出各种自动变化、自动进行的方向、限度以及外界条件变化时对它们的影响等。1§2.1热力学概论1热力学研究的对象热力学研究的对象是大量微观粒子的宏观性质，粒子数大体上不低于1023数量级。热力学不研究少数粒子所构成的物质和个别粒子的行为。22.热力学研究的目的和內容热力学研究宏观物质在各种条件下的平衡行为：如能量平衡，化学平衡，相平衡等，以及各种条件变化对平衡的影响，所以热力学从能量平衡角度对物质

2、变化的规律和条件得出正确的结论。热力学只能解决在某条件下反应进行的可能性，它的结论具有较高的普遍性和可靠性，至于如何将可能性变为现实性，还需要各方面知识的配合。3人类从对宏观物质的长期实验。实践的经验中总结出来的热力学第一、第二和第三定律构成热力学研究的基础，结合数学分析和逻辑推理得出了许多表面看来无直接联系的但极有用的结论。三个定律来源于实践，不能用数学方法来证明，所以热力学具有明显的经验性。热力学研究的主要基本定律是：43．热力学研究方法热力学研究方法是演绎法。热力学通过物质变化前后某些宏观性质

3、的增量来解决有关问题。这种研究方法既不渉及物质的结构，也不考虑反应机理(变化历程等具体细节)，使热力学的可靠性不会因人们对结构知识的不断增加而动摇。因而也无法对结构作出本质的解释，更不能由热力学得出任何与速度以及具体变化过程的有关信息。54．热力学的局限性(1)具有统计、平均意义，不适用于分子的个体行为。(2)不涉及物质的微观结构和反应机理。(3)只能获得物理化学的可能性和平衡性。6§2.2热平衡和热力学第零定律—温度的概念1.热平衡体系内部各性质不随时间而变化，达到一共同平衡状态的现象—热平衡2.

4、热力学第零定律如果两个体系分别和处于确定状态的第三个体系达到热平衡，则这两个体系彼此也将处于热平衡—热平衡定律或热力学第零定律。73.温度当两个体系相互接触达到热平衡后，它们的性质不再变化，它们就有共同性质—温度。理论物理研究已证实：温度与大量分子的平均平动能密切相连---温度是体系中大量分子的平均平动能的量度。81.体系（物系、系统）和环境（1）体系：被划定的研究对象。划分出体系是为了明确我们所讨论的对象。划分的方法以解决问题的方便为原则。一个体系可以很大，也可以很小。§2.3热力学一些基本概念9

5、如两体积均为V的容器，中间连以活塞，右半部分为真空。左半部分有处于P、T条件下的某气体。整个容器置于温度恒定为T的水槽中。10(2）环境：与体系密切相关，影响所能及的部分。如上题第一种划分方法中，右半球和水就是环境。第二种划分方法中水是环境，这是因为左半球部分气体（物系）变化后，它将与环境发生热交换、功交换。注意：物系变化后，那些不影响的部分不能叫做环境。11(3)物系分类根据体系与环境间是否有能量、物质交换，将物系分成三类：a、敞开物系：物系与环境间既有物质交换，又有能量交换；b、封闭物系：物系与

6、环境间没有物质交换，但有能量交换；c、隔离物系：物系与环境间没有物质交换，又没有能量交换；1213(4)注意：A、明确所研究体系属何种体系是非常重要的。由于处理问题的对象不同，所适用的公式也不同。B、在研究、解决热力学问题时，常不考虑外场（如重力场、磁场）对体系的影响。C、如把体系与环境作为一个整体来看，则这整体与整体以外不再有物质和能量交换，这整体可作隔离物系处理。142、物系的性质物系的性质：物系处于某种条件下（状态或热力学状态）的物理量，这些性质或物理量又称热力学变量。如T、P、V、N、、U

7、、H、G、CP、S等。仔细分析这些性质就会发现，它们有的值与物质量有关，具有加和性，有的无加和性。(1)广延性质（容量性质、广度性质）：容量性质的数值与体系的数量成正比，具有加和性，它在数量上与物质量的关系是一次齐函数。如总体积为体系中各部分体积之和。15(2)强度性质：物系的强度性质不能用被分割成某种部分的该性质之和来表示，如PPI,它的数值取决于体系自身的特性，与物系中物质的量无关，不具有加和性。注意：体系有容量性质除以总质量或将物系的两个容量性质相除，其结果为强度性质。如d=w/V，Vm=

8、V/n，Gm=G/n等。容量性质的摩尔值为强度性质。16当体系的各性质不随时间而变化。则称体系处于热力学平衡态。热力学平衡包括：A.热平衡，各部分温度相等。B.力学平衡，各部分压力相等。3.热力学平衡态：C.相平衡，各相组成和数量不随时间而变化。D.化学平衡，无化学变化，体系组成不随时间而变化。174、状态与状态函数(1)状态：当体系的所有性质都有确定值时，就称体系处于某一状态。因此体系的状态是体系性质的综合表现。当体系处于一定状态时，其强度性质和容量性质都有一定的数