材料热力学第二章

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1、ThermodynamicsandKineticsofMaterialsChapter2ReviewofThermodynamicsThermodynamicsandKineticsofMaterials,Prof.M.Y.Zheng,HIT,Fall2008第二章热力学基础材料热力学的基础：热力学的基本概念和基本定律经典热力学的核心和精髓：热力学3个(或称4个)基本定律2.1热力学基本概念2.2热力学第零定律（热平衡和温度）2.3热力学第一定律（能量关系)2.4热力学第二定律（过程方向）2.5热力学第三定律（熵值计算）第二章热力学基础Thermodynamicsiseleganta

2、ndbeautiful.Ittakesmanyyearstomasterthissubject.Athoroughunderstandingofthesubject--especiallyofthesecondlaw--separatesqualifiedscientistsfromamateursandpretenders.2.1热力学基本概念(Basicconcepts)1.体系(system)和环境(surroundings)2.系统的状态(State)和状态函数(StateFunction)3.系统的过程与途径4.体系的性质5.热力学平衡态2.1热力学基本概念1.体系(sys

3、tem)和环境(surroundings):体系(system)：研究的对象(是大量分子、原子、离子等物质微粒组成的宏观集合体)。人为地将所研究的一定范围的物体或空间与其余部分分开，作为我们研究的对象。环境(surroundings)：体系的周围部分2.1热力学基本概念Systemtypesinclude:¾Isolated:Noenergyormattermaybepassedthroughitsboundary(e.g.theuniverse)¾Closedoropen:allowingornotexchangeofmatter¾Adiabatic:Noheattransferc

4、anpassthroughitsboundary¾Single-(pure)ormulti-component(mixtures)¾Reactingornon-reacting¾Homogeneous(singlephase)orheterogeneous(multiplephases)2.1热力学基本概念1.体系(system)和环境(surroundings):©体系和环境的划分不是绝对的。©如何合适地选择体系，是解决热力学问题时必须考虑的。例如：一个密闭容器，内装半容器水。©若以容器中的液体为体系，则为敞开体系。因为液体水不仅可与容器内的空气（环境)交换热量，且可与液面上的水蒸

5、气交换物质。©如果选整个容器为体系．则只与环境发生热量交换，故为封闭体系。©如果将容器及其外面的空气一起选为体系，则为孤立体系。2.1热力学基本概念2.系统的状态和状态函数状态：体系有一定的外在的宏观表现形式，每一个外在表现形式称作体系的一个状态。状态是体系所具有的宏观性质。状态与性质单值对应，因此:系统的宏观性质也称为系统的状态函数。当系统的状态变化时，状态函数的改变量只决定于系统的始态和终态，而与变化的过程或途径无关。ThermodynamicVariablesThermodynamicVariablescaneitherbeStateFunctionsorProcessVari

6、ables.¢StateFunctionsarevariablesorsystempropertiesonlydependonthecurrentconditionsandareindependentofthesystemhistory.EnergyFunctions,T,V,P,S¢ProcessVariablesonlyhavemeaningforagivenprocessandarenotdefinedwithoutknowingtheprocesspath.WorkandHeat2.1热力学基本概念3．系统的过程与途径过程：系统由始态变化到终态的过渡。途径：完成过程的具体步骤

7、。系统由始态变化到终态所经历的过程的总和。系统的变化过程分为:•P、V、T变化过程,•相变化过程,•化学变化过程等。2.1热力学基本概念4.体系的性质:Anycharacteristicofasystemiscalledaproperty.ThermodynamicPropertiescanbeeitherintensiveorextensive:¾强度性质(intensiveproperties)：与体系中所含物质的量无关，无加和性(如P,T等)。(de