物理化学第2章热力学第一定律

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1、第二章热力学第一定律§2.1热力学概论热力学—研究系统宏观性质变化与系统性质变化之间关系的科学化学热力学—用热力学的最基本原理研究化学现象以及与化学有关的物理现象研究宏观系统的热现象与其它形式能量之间的转换关系的科学一.热力学的基本内容（1）研究各种物理变化和化学变化过程发生的能量效应及不同形式的能量之间的转换关系及规律（2）研究化学变化的方向和限度（3）研究相平衡和化学平衡的有关问题1、化学热力学研究的内容2、热力学的研究对象和特点（1）研究对象：大量粒子组成的宏观系统（热力学的结论不适用于微观体系中单独粒子或少量粒子的行为）（2）

2、热力学研究的特点只研究宏观系统的性质不依赖物质结构知识无时间概念，不涉及速率▲考虑过程的始、终态，只计算变化前后的总结果，不考虑过程的细节。研究方法：在经验定律的基础上，通过演绎的方法，得出一般性的规律。二、热力学的方法和局限性局限性：▲只能说明在某种条件下变化能否发生及进行的程度，不能说明所需的时间、变化的根本原因和所经过的历程▲只做宏观了解，不做微观说明§2.2热平衡和热力学第零定律—温度的概念温度的科学定义：当两个系统接触时，描写系统性质的状态函数自动调整变化，直到两个系统都达到平衡，这就意味着两个系统必定有一个共同的物理性质，

3、描述这个共同的物理性质就是“温度”。热平衡—如果没有绝热壁存在，相互接触的两个系统的状态函数将会自动调整，当状态函数不再变化时，达到一个新的平衡点，即热平衡。温度的生活定义：表示物体冷热程度的物理量。微观上是物体分子热运动的剧烈程度。热力学第零定律—如果系统A和系统B分别与处于确定状态的系统C达到热平衡，则系统A和系统B也将处于热平衡。热力学第零定律的实质：指出了温度这个状态函数，并找到了衡量温度高低的标准由此，有了作为温度标准的温度计§2.3热力学基本概念一、系统和环境系统—被划定的研究对象（可以是实际的，也可以是想象的，亦称为物系

4、或体系）环境—与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分隔离系统—没有物质交换也没有能量交换封闭系统—没有物质交换但有能量交换敞开系统—既有物质交换也有能量交换（1）隔离系统体系与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为孤立体系。有时把封闭体系和体系影响所及的环境一起作为孤立体系来考虑。（2）封闭系统（closedsystem）体系与环境之间无物质交换，但有能量交换。（3）敞开系统体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换。二、系统的性质确定系统状态所需的各宏观可测量的物理性质（如温度、压力、体积等）。又称热力学变量。(1)定义：

5、(2)分类：广度性质:数值与系统的数量成正比,具有加和性。它的数值与体系的物质的量成正比，如体积、质量、熵等。这种性质有加和性。强度性质:它的数值取决于体系自身的特点，与体系的数量无关，不具有加和性，如温度、压力等。往往两个容量性质之比成为系统的强度性质。两个容量性质之比为强度性质ρ=m/v，Vm=V/n三、热力学平衡态当系统的各种性质均不随时间而变化时，则该系统处于热力学平衡状态.热力学平衡态必须同时满足几个条件平衡热力学平衡热平衡力学平衡物质平衡相平衡化学平衡（2）力学平衡系统各部分之间，系统与环境之间没有不平衡的力存在（1）热动

6、平衡系统的各部分温度相等（3）相平衡系统内物理性质及化学性质完全均匀的部分称为一个相。H2O(l)糖水均相系统糖水糖多（复、非均）相系统相平衡若在一个多相系统中，各相的组成及数量均不随时间而变化，则称该系统处于相平衡（动态平衡）（4）化学平衡若系统中各物质之间存在化学反应，当系统组成不随时间而变化时，系统处于化学平衡。状态—系统的各个宏观性质确定之后的集中表现状态函数—系统的性质中，一些性质的数值被指定之后，系统就处于一个指定的状态，这种描述系统状态的参数称为状态函数。（也称状态性质，理想气体p，V，T）状态函数的两个特征：1、指定状

7、态下有指定值，与系统的历史无关四、状态函数2、状态函数的改变量只取决于系统的始态和终态，而与变化所经历的具体途径无关。在数学上具有全微分性质，其微小变化值用符号“d”表示五、状态方程一个系统的状态函数之间是有一定联系的，状态函数之间的定量关系称为状态方程对一个组成(n)不变的均相系统，只需两个强度性质即可确定系统所有的强度性质。pV=nRT可用函数式表示为：对多组分系统，系统的状态与组成有关每给出一组T、p、V数值，在空间都会给出一个点，这些点可构成一个曲面。保持温度不变，得到等温线。同理可得等压线和等容线六、过程与途径过程：一定环境

8、条件下，系统发生由始态到终态的变化等温过程等压过程等容过程绝热过程环状过程T始=T终=T环p始=p终=p外体积为常数或△V=0Q=0经一系列变化后又回到原来状态途径：系统从始态到终态可以由一个或多个不同的步骤来完成，这些