热力学研究对象及其限度

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1、第一章热力学第一定律与热化学第一节：热力学研究对象及其限度第二节：热力学基本概念第三节：热力学第一定律——能量守恒定律第四节：可逆过程与体积功1第一章热力学第一定律与热化学第一章热力学第一定律与热化学第五节：焓EnthalpyΔH第六节：热容第七节：热力学第一定律对理想气体的应用第八节：热化学2第一章热力学第一定律与热化学第一节：热力学研究对象及其限度一.热力学：1.研究自然界中与热现象有关的各种状态变化和能量转化的一门科学。2.物理学的一个组成部分。3.热力学的理论主要建筑在两个基本定律之上：热力学第一定律与热力学第二定律。热力学还包括热力学第三定律。3第一章热力学第一

2、定律与热化学二.化学热力学1.热力学在化学过程中的应用构成了化学热力学；是热力学的一个重要分支。2.化学热力学的基本内容：A.热平衡（热化学）：利用热力学第一定律研究化学变化和相变化中热效应的规律。B.化学平衡、相平衡：利用热力学第二定律解决化学变化与相变化的方向和限度。注：热力学第三定律对化学平衡的计算具有重要意义。4第一章热力学第一定律与热化学三.化学热力学研究对象1.在给定条件下，当两种或两种以上物质放在一起时，能否发生反应；2.若能发生反应，将伴随怎样的能量变化；3.若能发生反应，将进行到什么程度，最终产率是多少？以上涉及到能量转换伴随物质变化或物质变化伴随能量转

3、换两类问题，存在着能表征他们的一些重要的物理量，这些物理量间的关系及规律性，经大量实验事实科学地概括为两个热力学定律。5第一章热力学第一定律与热化学四.热力学研究方法和限度1.特点：宏观性、只重视研究对象的始态各终态。2.限度：只能揭示某反应在某条件下能否发生，进行到什么程度；发生的原因及变化所经历的过程。3.特点：无时间概念4.限度：变化过程能否自发进行，进行到什么程度为止；此过程何时能发生，进行的速度如何。6第一章热力学第一定律与热化学第二节：热力学基本概念一.体系和环境SystemandSurroundings1.体系：所要研究的对象。2.环境：体系之外，而又与体系

4、发生直接联系的相邻部分。说明：划分体系与环境时应注意如下几点：体系和环境之间可以有一个边界,但并非一定有实际界面；根据研究的需要划分,两者无本质差别；体系一但选定后，不应随意更换。7第一章热力学第一定律与热化学一.体系和环境3.体系的分类(总结)：分类标准：体系和环境之间有无物质交换和能量交换。敞开体系：Open体系与环境之间即有物质交换，又有能量交换。封闭体系：Closed体系与环境之间无物质交换，但有能量交换。孤立体系：Solated体系与环境之间即无物质交换，又无能量交换。8第一章热力学第一定律与热化学一.体系和环境体系和环境的划分举例：乙醇空气乙醇蒸气↑↓绝热箱类

5、型体系环境敞开体系乙醇乙醇蒸气空气封闭体系乙醇乙醇蒸气空气孤立体系箱内所有物质箱外的物质9第一章热力学第一定律与热化学体系所研究的物质对象环境:体系以外有关的物质和空间物质进出能量得失√√√敞开体系封闭体系隔离体系10第一章热力学第一定律与热化学二.体系的性质1.定义：用来描述体系状态的物理量称体系的性质。分类标准：数值大小与体系中所含物质的量是否相关。广度性质（容量性质）：其数值大小与体系中所含物质的量成正比。强度性质：其数值大小与体系中所含物质的量无关。11第一章热力学第一定律与热化学二.体系的性质2.体系的宏观性质:(举例)广延性质(亦称广延量)如：n,V,U

6、,H,S,G,A,…,有空间上的加和性.强度性质(亦称强度量)如：T,p,Vm,Um,,…,无空间上的加和性.nLVLULSLnRVRURSRTpTp3.它们之间的关系为：12第一章热力学第一定律与热化学三.热力学平衡态1.定义：当体系的性质不随时间而改变，此时体系就处于热力学的平衡态。2.热力学平衡态的内涵：热平衡:体系和环境的温度相等且不变.绝热壁两侧可以不等.力平衡:体系和环境的各种作用力相等且不变.刚性壁两侧可以不等.相平衡:相变化达到平衡,每一相的组成和物质数量不随时间而变.化学平衡:化学反应达到平衡,各反应物质的数量和组成不变.13第一章热力学第一定律与热化

7、学三.热力学平衡态3.说明，达到了上述各种平衡的状态.A.物理化学中所说的始态和终态通常就是指平衡态.B.当环境条件改变后,体系状态发生变化直至新的平衡态.C.热力学研究的根本问题就是体系的平衡问题.环境T,p体系平衡态热平衡,力平衡TpnB(B=1,2,3,…)14第一章热力学第一定律与热化学四.状态和状态函数1.状态：1）定义：体系的状态是体系一切性质的总和（由状态单值决定的各种性质的统称.）当体系的一切性质都具有一定数值而且不随时间而变时，体系就处于某一状态。2）始态：通常把变化前的状态称为始态。3）终态：变化后的状态称