相变热力学基础-第2章课件.ppt

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1、第二章热力学回顾热力学的有关基本概念和基本定律是材料热力学的基础热力学3个（或称4个）基本定律是经典热力学的核心和精髓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）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.

2、体系(system)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。开放体系(opensystem)体系和环境之间既有物质的交换又有能量的交换封闭体系(Closedsystem)体系和环境之间只有能量的交换而无物质的交换环境(surroundings)：体系的周围部分隔离体系(Isolatedsystem)体系和环境之间既无物质的交换又无能量的交换2.1热力学基本概念2.

3、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，这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描述体系状态的物理性质(如温度、压力、体积、质量等等）称为体系的状态函数★状态函数的数值只取决于状态，而与历史无关★两个状态函数之间的差值与变化途径无关2.1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。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

4、质:强度性质(intensiveproperties)：与体系中所含物质的量无关，无加和性(如……)广度(容量)性质(extensiveproperties)：与体系中所含物质的量有关，有加和性(如……)2.1热力学基本概念5.热力学平衡态系统在一定环境条件下，经足够长的时间，其各部分可观测到的宏观性质都不随时间而变，此时系统所处的状态叫热力学平衡态。热力学系统，必须同时实现以下几个方面的平衡，才能建立热力学平衡态：(i)热平衡—系统各部分的温度T相等；若系统不是绝热的，则系统与环境的温度也要相等2.1热力学基本概

5、念(ii)力平衡—系统各部分的压力p相等；系统与环境的边界不发生相对位移。(iii)质平衡—体系和环境所含有的质量不随时间而变。(iv)化学平衡—若系统各物质间可以发生化学反应，则达到平衡后，系统的组成不随时间改变。2.1热力学基本概念2.2热力学第零定律（热平衡定律）和温度热力学第零定律：若A与B热平衡,B与C热平衡时,A与C也同时热平衡。“温度”的概念是基于这现象为基础,而后才能被建立起来的无数事实也证明，冷热不同的两个物体相接触，它们的温度逐渐接近，最后达到相同。这时，我们说两个物体达到了热平衡。热力学第零定

6、律也可以表示为：一切互为热平衡的物体，具有相同的温度。该定律是一切热现象的基础。热力学第零定律，至今没有取得科学界的公认，也没有多少人认真予以接受。原因：人们把物质系的热平衡看作热力学其他三个定律的前提条件。因此，至今仍沿用热力学具有三个基本定律的说法热力学第零定律是测量温度的理论根据，违背了它，便测不准温度只有当被测量物体的质量m1>>温度计的质量m2时（例如人体和体温计），被测物体的温度变化极小，可以忽略不计，温度计可以反映被测物体的温度；反之，就必须考虑这种影响2.2热力学第零定律（热平衡定律）和温度假设有A

7、和B两个物体、二者的温度分别为TA和TB，如果TA＞TB，二者接触时热就会出A流向B，A的温度就会降低．而B的混度就会升高，最后达到平衡温度T。2.2热力学第零定律（热平衡定律）和温度例但是，当被测物体的质量较小时，我们就不能忽视测量物体本身对温度的影响。如，用热电偶测量一个直径不大的石英管里金属液的温度，就需要通过热平衡计算被测金属液本身的温度2.2热力学第零定律（热平衡定律）和温度2.3热力学第一定律（能量守恒和转化）德国科学家R.Clausius是第一位把热力学第一定律用数学形式表达出来的人。1850年，Cl

8、ausius所发表论文中，以水蒸发为例，认为物体热量的增加量dQ等于物体中热量的变化dH、内功的变化dJ和外功变化dW的和，即：Kelvin称U为内能（internalenergy）内能、热和功:2.3热力学第一定律（能量守恒和转化）2.3热力学第一定律（能量守恒和转化）2.3热力学第一定律（能量守恒和转化）焓H（enthalpy）焓H是系统的状态函数。定义