2章_热力学第一定律

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1、第二章热力学第一定律TheFirstLawofThermodynamics1研究宏观系统的热与其他形式能量之间的相互转换关系及其转换过程中所遵循的规律；热力学四个基本定律：第零、第一、第二、第三定律。第一、第二定律是热力学的主要基础。热力学的基本内容§2.1热力学概论2化学热力学是用热力学基本原理研究化学现象和相关的物理现象根据第一定律计算变化过程中的能量变化，根据第二定律判断变化的方向和限度。3热力学方法和局限性热力学方法是一种演绎的方法，结合基本定律进行演绎推理，指明宏观对象的性质、变化方向和限度。只考虑平衡问题，考虑变化

2、前后的净结果，但不考虑物质的微观结构和反应机理。能判断变化能否发生以及进行程度，但不考虑变化所需时间。§2.1热力学概论研究对象是大量分子的集合体，研究宏观性质，所得结论具有统计意义。4局限性不知道反应的机理和反应速率§2.1热力学概论不研究系统的宏观性质与微观结构之间的关系可以指出进行实验和改进工作的方向，讨论变化的可能性，但无法指出如何将可能性变为现实的方法和途径5§2.2热平衡和热力学第零定律—-将A和B用绝热壁隔开，而让A和B分别与C达成热平衡。然后在A和B之间换成导热壁，而让A和B与C之间用绝热壁隔开绝热导热温度的概

3、念6A和B分别与C达成热平衡，则A和B也处于热平衡，这就是热平衡定律或第零定律。当A和B达成热平衡时，它们具有相同的温度由此产生了温度计§2.2热平衡和热力学第零定律7§2.3热力学的一些基本概念系统（System）在研究时必须先确定研究对象，把一部分物质与其余分开，这种分离可以是实际的，也可以是想象的。环境（surroundings）与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。环境系统系统与环境系统与环境这种被划定的研究对象称为系统，亦称为体系或物系。8根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：（1）敞开系统（op

4、ensystem）环境有物质交换敞开系统有能量交换系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换系统的分类经典热力学不研究敞开系统9根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：（2）封闭系统（closedsystem）环境无物质交换有能量交换系统与环境之间无物质交换，但有能量交换系统的分类经典热力学主要研究封闭系统封闭系统10根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：系统的分类（3）隔离系统（isolatedsystem）系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为孤立系统。环境无物质交换无能量交换隔离系统(1)11根据系统与环

5、境之间的关系，把系统分为三类：系统的分类（3）隔离系统（isolatedsystem）大环境无物质交换无能量交换有时把系统和影响所及的环境一起作为孤立系统来考虑。孤立系统(2)12用宏观可测性质来描述系统的热力学状态，故这些性质又称为热力学变量。可分为两类：广度性质（extensiveproperties）系统的性质又称为容量性质，它的数值与系统的物质的量成正比，如体积、质量、熵等。这种性质有加和性，在数学上是一次齐函数。13强度性质（intensiveproperties）它的数值取决于系统自身的特点，与系统的数量无关，不具

6、有加和性，如温度、压力等。它在数学上是零次齐函数。指定了物质的量的容量性质即成为强度性质，或两个容量性质相除得强度性质。14系统的性质15当系统的诸性质不随时间而改变，则系统就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：热平衡（thermalequilibrium）系统各部分温度相等力学平衡（mechanicalequilibrium）系统各部的压力都相等，边界不再移动。如有刚壁存在，虽双方压力不等，但也能保持力学平衡热力学平衡态16相平衡（phaseequilibrium）多相共存时，各相的组成和数量不随时间而改变化学平衡（che

7、micalequilibrium）反应系统中各物的数量不再随时间而改变17系统的一些性质，其数值仅取决于系统所处的状态，而与系统的历史无关；状态函数的特性可描述为：异途同归，值变相等；状态函数在数学上具有全微分的性质。状态函数（statefunction）它的变化值仅取决于系统的始态和终态，而与变化的途径无关。具有这种特性的物理量称为状态函数周而复始，数值还原。18系统状态函数之间的定量关系式称为状态方程对于一定量的单组分均匀系统，状态函数p,V，T之间有一定量的联系。经验证明，只有两个是独立的，它们的函数关系可表示为：例如，

8、理想气体的状态方程可表示为：状态方程（equationofstate）对于多组分系统，系统的状态还与组成有关，如：19过程从始态到终态的具体步骤称为途径。在一定的环境条件下，系统发生了一个从始态到终态的变化，称系统发生了一个热力学过程(process)途径(path)过程和途