第一章热力学基础第一章热力学基础

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1、第一章热力学基础目的要求：1.理解热力学的一些基木概念:系统与环境、状态与状态函数、热和功、各种热力学过程。2.明确热力学能和焙的定义及状态函数的特征，理解热力学能变与恒容热，焙变与恒压热之间的关系。3.理解热力学第•定律的文字农述,掌握热力学第-定律的数学农达式及其应用。4.理解可逆过程及其特征。5.明确过程量热和功的正、负，理解体积功、热容、显热、潜热、化学反应热、摩尔相变焰、标准摩尔反应焰、标准摩尔生成焰、标准摩尔燃烧焰等概念。6.能熟练地运用热力学第一定律计算系统在理想气体的纯PVT变化、在相变化及化学变化

2、中的应用（计算功、热、热力学能变、恰变）。7.能熟练地应用标准摩尔生成焙、标准摩尔燃烧焙求标准摩尔反应焙，能用基尔霍夫公式计算不同温度下化学反应的焙变。8.了解自发过程的共同特征。理解热力学第二定律的文字表达。9.了解炳判据的表达式和炳增原理，较熟练地计算单纯P、V、T变化过程、相变和化学反应的爛变。10.理解规定摩尔爛、标准摩尔爛，理解标准摩尔反应爛的定义及掌握化学反应爛差的计算。11・理解爛的物理意义，了解热力学第三定律、卡诺循坏、卡诺定理。12.明确亥姆霍兹函数、吉布斯函数的概念，较熟练地计算各种柜温过程的A

3、Go13.明确爛判据、亥姆霍兹函数判据、吉布斯函数判据应用条件，会用爛判据、吉布斯函数判据判断过程的方向和限度。14.了解热力学基本方程及一些重要关系式。教学重点难点：1.基木概念：系统与环境、状态与状态函数、热和功、各种热力学过程2.热力学的状态函数：热力学能、焙、爛、亥姆霍兹函数、吉布斯函数过程量：热和功1.基本定律：热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律2.热力7第•定律对理想气体的状态变化过程、相变过程及化7变化过程的应用（计算Q、W、AU、AH）o3.热力学判据：爛判据、亥姆霍兹函数判据、吉布斯函

4、数判据的具体应用（计算AS、AG>AF）o教学难点：1.状态与状态函数2.热力学第一定律、热力学第二定律3.炳判据、亥姆霍兹函数判据、吉布斯函数判据教学内容：第一章热力学基础热力学的研究对象及方法热力学是研究能量和互转化过程中所遵循的规律及各种因素对能量转化的影响的科学。热力学的理论基础：热力学第一定律和热力学第二定律。应用热力学第一定律确定各种形式的能量在物理变化或化学变化过程小各种能量的当量关系，即能量守恒和转化定律。应用热力学第二定律确定在指定条件下过程或变化的可能性、方向和限度。热力学的研究对象是大量微粒所

5、构成的宏观物系。所以热力学只能表明由大量微粒组成的体系所表现的整体行为，不能说明体系屮个别质点的单独行为。这也是热力学研究问题的局限性。1.1.1物系和环境1•定义物系:所研究的对象（物质或空间）。环境：物系Z外与物系密切相关的部分（物质或空间）。物系和环境之间可以存在着真实的界而，也可以是虚构的界而。2.分类根据物系与环境间是否有物质交换与能量传递，可将物系分类如下：（1）敞开系统物系与环境Z间既有物质交换乂有能量交换的系统，称为敞开系统（也称开放系统）。（2）封闭系统物系与环境Z间没有物质交换只有能量交换的系统

6、，称为封闭系统（也称密闭系统）。封闭系统质量守恒。热力学中的研究对象多数是封闭系统。（3）隔离系统物系与环境Z间既没有物质交换也没有能量交换的系统，称为隔离系统（也称孤立系统）。自然界中绝对的隔离系统是不存在的，只有在适当的条件下近似地把某些体系看作隔离系统。1.1.2系统的状态和状态函数1.系统的状态是系统物理性质和化学性质的综合表现。系统的性质，是指所有的宏观热力学性质。物理性质如：温度、压力、休积、密度、粘度、质量等；化学性质指物系的化学组成。系统的状态取决于物系所有的理性质和化学性质，换句话说这些性质规定了

7、系统的状态。2.系统的性质按照它们与体系中物质数量的关系，可分为两类：（1）强度性质其数值与系统物质的数量无关的性质，表现休系“质”的特征。例如：温度、压力、密度、物质的量浓度等。它们不具有加和性。（2）容量性质（广延性质）其数值与系统物质的数量有关的性质，表现物系“量”的特征。如：质量、体积、物质的量、内能等。它们具有加和性。两个容量性质的比值成为强度性质。例如：摩尔体积Vin二V/n，密度P=m/V）01.状态函数当系统的各个性质都有确定值时，系统的状态就确定了；反Z,当系统的状态确定后，系统的各个性质也就有了

8、确定值。当系统的某个性质发生改变时，系统的状态也要发生变化。我们把与状态有对应关系的描述体系状态的広观性质就称作状态函数。状态函数的共同特征：体系的状态一定时，状态函数都有确定值。即：状态函数是系统状态的单值函数。系统的状态改变时，状态函数的改变量只与它在始态吋和终态吋的量值有关，而与系统所经历的途径无关。(AT二T2-T1)当体系从某一状态出发，经历一系列