2-01概念.ppt

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1、第一章热力学第一定律TheFirstLaw什么是热力学？Thermodynamics研究物质变化过程中各种形式的能量相互转换所遵循的规律。热力学也是研究系统宏观性质之间的关系的科学。1热力学解决两方面的问题：第一类是有关物理变化或化学反应的方向和限度问题；第二类问题是有关物理变化或化学反应的能量转化问题2主要理论基础:热力学第一定律热力学第二定律。3热力学研究方法的特点及局限性平衡热力学的研究方法是从热力学的两个定律出发，经过严密的数学逻辑推导而得到大量有用的结论。推导过程和应用结论时只需考虑系统的初、末态之间宏观性质的变化，不必过问物质的微观结构和过程的细节，因此方法简

2、便，结论可靠而具有普遍性。4热力学研究方法的特点及局限性平衡热力学不能处理系统中个别粒子或少数粒子的行为，不能对宏观现象作出任何微观解释，不能描述变化过程的机理，也不能预见和判断变化的速率。即热力学只能预见某种条件下的可能性。热力学在应用于具体的系统时需要大量的有关物质的宏观性质的实验数据。5把热力学的基本原理应用于研究化学现象以及化学变化中所伴随的物理现象就是化学热力学。61.系统与环境Systemandsurrounding系统：（体系，物系）人为划定的研究对象。环境：（外界）系统以外与系统密切相关影响所能及的部分。系统所研究的物质对象环境:与系统有关的部分,能与系统

3、交换物质和能量系统和环境的界面可以是实际的也可以是想象的。§1.1热力学基本概念和术语7系统分类：如下例：敞开系统封闭系统隔离系统敞开系统Opensystem*封闭系统Closedsystem隔离系统Isolatedsystem例，系统与环境82.状态及状态函数Stateandstatefunction⑴状态：是系统的一切宏观性质（物理性质、化学性质）的综合表现。系统所有的性质一定,状态就一定;状态一定,系统所有的性质均一定；因此,宏观性质又称为状态函数。⑵状态函数：两个特征：①其微小变化值可用数学上的全微分表示；如dP、dV、dT、dU、dH、etc.②其增量只与系统的

4、始态和终态有关,与变化途径无关。9例1：⊿E=mgh①②10东经J2=116°25"北纬W2=40°00"某日气温t2=10℃东经J1=117°25"北纬W1=32°00"某日气温t1=30℃J＝1°W=8°t=－20℃北京无锡1100km800km例2：113.系统的广度性质和强度性质ExtensivepropertyandIntensiveproperty广度性质：空间上有加和性（n,V,U,H,S,G,A…）强度性质：空间上无加和性(T,p,Vm,Um…)（与n有关）宏观性质：微观性质：系统的性质每个粒子的结构,运动情况和粒子间相互作用等微观性质。（与n无关）

5、12nLVLULSLnRVRURSRTpTpmLmR广度性质（与n有关）=强度性质（与n无关）广度性质（与n有关）例如：注意：134.平衡态Theequilibriumstate平衡态:某状态下的系统与其环境之间的一切联系均被隔绝,它的状态不随时间而变化,则该状态是系统的平衡态。热力学平衡态：应同时有热平衡、力平衡、相平衡和化学平衡等四种平衡。14热平衡:系统各处温度相等(绝热壁两侧温度可以不等)。力平衡:系统各处压力相等(刚性壁两侧压力可以不等)。相平衡:相间无物质的净转移。化学平衡：系统内所有化学反应达平衡。热力学处理问题时,系统的始态和终态都是指平衡态。155.过程

6、与途径Processandpath①过程:系统状态发生了任何变化称为过程。②途径:状态变化的具体历程称为途径。一种过程可由不同的途径来完成。上海北京过程乘火车，飞机，汽车途径例:16③几种主要的p,V,T变化过程(i)定温过程：T1=T2＝T环境＝常数。dT=0,T=0。(ii)定压过程：p1＝p2＝p环境＝常数。dp=0,p=0。(iii)定容过程：V1=V2＝常数。dV=0,V=0。17(v)循环过程：所有状态函数改变量为零,如p＝0，T＝0，U＝0，H＝0,A＝0,S＝0,G＝0。状态1状态2循环过程(iv)绝热过程：Q＝0，仅可能有功的能量传递

7、形式。18(vi)对抗恒定外压过程:p环＝常数。气体真空图1-1气体向真空膨胀（自由膨胀）(vii)自由膨胀过程:(气体向真空膨胀过程)。如图所示。2005第一次课热一律19①绝热过程：系统状态变化时与环境交换的热为零。Q=0注意：②绝热过程的几种情况：(i)系统在保温瓶中发生的过程。(ii)在压缩机气缸内进行的快速压缩过程。(iii)爆炸。③状态函数:其增量仅与始态1和末态2有关，而和具体途径无关。④过程函数：其值不仅与状态有关还与途径有关,热一律2004第一次课20返回21