第一章热力学基础ppt课件.ppt

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1、第一章热力学基础热力学是研究热现象的宏观理论。基础主要是热力学第一定律，热力学第二定律和热力学第三定律。化学热力学：把热力学的基本原理用来研究化学反应以及相变过程，称为化学热力学。主要内容是用热力学第一定律解决相变化和化学变化时，必须与外界交换多少能量？用热力学第二定律解决相变化和化学变化在指定条件下能否自动发生，如果发生，进行到什么程度为止。热力学第三定律解决绝对熵的问题，对化学平衡的计算有重要作用。热力学方法的特点：1、研究足够大量质点的系统，N>1020；宏观方法2、热力学只需要知道系统的始末状态，以及过程进行的外界条件，就可以进

2、行计算。3、热力学没有时间的概念。§1—1基本概念及术语1、系统与环境系统（system）：所研究的对象。环境（surroundings）：与系统密切相关的周围部分。系统敞开系统（opensystem）封闭系统（closedsystem）孤立系统（isolatedsystem）（理想化的系统）系统单组分系统多组分系统系统均相系统多相系统2、广度性质和强度性质热力学性质（系统的宏观性质）就是描述系统状态的宏观物理量（如p、T、V)。广度性质的数值与系统所含物质的量有关，广度性质具有加合性。如：m,C,v强度性质的数值与系统所含物质的量无关

3、，强度性质不具有加合性。如T,P注意：当系统的某种广度性质除以总摩尔数或总质量或总体积之后，就成为强度性质。3、状态与状态函数状态函数：系统的宏观性质即热力学性质称为状态函数。性质状态描述决定状态函数的特性：①殊途同归，值变相等；②周而复始，值变为零。状态函数的微分，在数学上是全微分，它的微小增量用“d”来表示。1molH2O(l)t=10℃p=1atm1molH2O(l)t=90℃p=1atm1molH2O(l)t=5℃p=1atm①②4、热力学平衡态（thermodynamicalequilibriumstate）（1）热平衡(th

4、ermalequilibrium)（2）力平衡(mechanicalequilibrium)（3）相平衡(phaseequilibrium)（4）化学平衡(chemicalequilibrium)5、过程与途径过程（process）：系统从一个状态到另一个状态的变化。如等温过程、等压过程、等容过程、绝热过程等。等温过程：T1=T2=T环=const等压过程：P1=P2=P环=const等容过程：V=const绝热过程：Q=0循环过程：△Y=0②相变化过程：系统相态发生变化的过程。如液体的蒸发过程、固体的熔化过程、固体的升华过程以及两种晶

5、体之间相互变化的过程。③化学变化过程：系统内发生了化学变化的过程。在热力学中可以将常遇到的过程分为三大类：①简单物理变化过程：既无相变也无化学变化的仅仅是系统的一些状态函数如P、T、V发生变化的过程。如单组分均相系统发生的等温过程、等压过程、恒容过程、恒外压过程、等焓过程、自由膨胀过程、绝热过程、循环过程……。途径（path）：系统在变化过程中所经历的过程的总和。或者系统在变化过程中所经历的具体步骤的总和。6、可逆过程：如果所经历的每一个热力学状态都是热力学平衡态，则称可逆过程。系统强度性质：Ti+1=Ti+dT环境强度性质：T环=T+

6、dT时间无限长小结：热力学研究的对象称为系统，我们用状态函数来描述处于热力学平衡态的系统。只有当系统处于热力学平衡态时，系统的状态函数才有确定的数值和物理意义，这些状态函数就是系统的性质，分为广度性质和强度性质。对于一个处于热力学平衡态的系统，其状态函数只有部分是独立变化的。例：pV=nRT对于一定量的组成不变的均相封闭系统，只需两个独立的状态函数的值就可确定其状态。1、热和功（1）热定义：由于温度之差而在系统与环境之间传递的能量称为热量，或简称热（heat）。符号：用“Q”表示；Q＞0：系统从环境吸收热量，Q＜0：系统向环境放出热量。

7、单位：焦耳(J)。§1—2热力学第一定律显热：单纯升温或降温时，系统所吸收或放出的热。反应热：如果系统内部发生了化学反应，反应本身吸收或放出的热。分类：潜热：在恒定温度下，物质相变时吸收或放出的热。（2）功定义：除了热传递以外，其它各种形式传递的能量称为功（work）。符号：用“W”表示，W＞0：环境对系统作功，W＜0：系统对环境作功；单位：焦耳（J）分类：体积功(We)非体积功(We′)体积功(机械功的另一表达方式）的计算：P环dlABSnmol气体体积功计算的基本公式：（2）系统作功与否必须以环境是否受到影响来衡量，理想气体向真空膨

8、胀，W=0；（1）它不仅是气体体积膨胀的计算公式，也是气体在压缩过程中的计算公式，不同的是：当系统体积膨胀作功时,dV>0,W<0；当系统受压缩对环境作功时，dV<0,W>0。注意：功和热的特性：（1）与过