物理化学简明教程第四印永嘉学习教案

1、会计学1物理化学简明物理化学简明(jinmng)教程第四印永嘉教程第四印永嘉第一页，共52页。系统系统(xtng)与环境与环境环境环境 与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境或外界。与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境或外界。系统与环境之间的边界可以是实际的，也可以是想象的。系统与环境之间的边界可以是实际的，也可以是想象的。第2页/共52页第二页，共52页。 开放系统开放系统(xtng) : 系统系统(xtng)与环境之间既有能与环境之间既有能量，又有物质的交换；量，又有物质的交换； 封闭系统封闭系统(xtng): 系统系统(xtng)与环境间只有能量与环境间只有

2、能量的交换没有物质的交换；的交换没有物质的交换； 隔离系统隔离系统: 系统与环境间既无能量又无物质的交换系统与环境间既无能量又无物质的交换 。 注意：注意：系统系统+环境环境=孤立系统孤立系统。第3页/共52页第三页，共52页。第4页/共52页第四页，共52页。用宏观可测性质包括压力用宏观可测性质包括压力(p)、体积、体积(V)、温度、温度(wnd)(T)、质量、质量(m)、物质的量、物质的量(n)、物种、物种(i)等来描述系统的热力学状态，故这些性质又称为热力学变量。等来描述系统的热力学状态，故这些性质又称为热力学变量。 广度性质广度性质: 又称为容量性质，其数值不仅与系统的性质有关又称为容

3、量性质，其数值不仅与系统的性质有关,与系统的大小也有关与系统的大小也有关. 如体积如体积V, 物质的量物质的量n等等. 在一定条件下广延性质有加和性，在数学在一定条件下广延性质有加和性，在数学(shxu)上是一次齐函数。上是一次齐函数。 强度性质强度性质: 数值取决于系统自身的特点，与系统的数量无关，不具有加和性，如温度、压力数值取决于系统自身的特点，与系统的数量无关，不具有加和性，如温度、压力(yl)等。它在数学上是零次齐函数。等。它在数学上是零次齐函数。 一般而言一般而言, 两个广度量的比值是一强度量两个广度量的比值是一强度量,如如 密密 度：度： = m/V 摩尔体积：摩尔体积：Vm =

4、 V/n指定了物质的量的容量性质即成为强度性质，如摩尔热容。指定了物质的量的容量性质即成为强度性质，如摩尔热容。第5页/共52页第五页，共52页。一个一个(y )教室。可以想象被分为教室。可以想象被分为N个区域。个区域。强度性质强度性质:不具有加和性不具有加和性 T=T1=T2=广度广度(容量容量)性质性质:具有加和性具有加和性 V=V1+V2+V3+p，压力或者压强，压力或者压强， N/m2（帕斯卡），（帕斯卡）， Pa;1p=0.1MPa,热力学标准压力热力学标准压力;常压常压101325 PaT，温度，温度，K ， T/K= t/+273.15; V，体积，体积(tj)，m3；，密度，密

5、度，kg/m3；，粘度，粘度，Pas问题：密度是否问题：密度是否(sh fu)为强度性质？为强度性质？第6页/共52页第六页，共52页。系统的状态是系统一切宏观性质的综合系统的状态是系统一切宏观性质的综合(zngh)表现。表现。状态和状态性质之间以及各个状态性质彼此之间互为函数关系。因此状态和状态性质之间以及各个状态性质彼此之间互为函数关系。因此(ync)状态性质称为状态函数或热力学函数。状态性质称为状态函数或热力学函数。系统的性质是彼此相互关联的，通常只要确定其中系统的性质是彼此相互关联的，通常只要确定其中(qzhng)几个性质，其余随之而定，系统的状态也就确立了。确定系统状态的热力学性质之

6、间的定量关系式称为状态方程。几个性质，其余随之而定，系统的状态也就确立了。确定系统状态的热力学性质之间的定量关系式称为状态方程。例如，理想气体的状态方程可表示为：例如，理想气体的状态方程可表示为：pV=nRT 第7页/共52页第七页，共52页。状态函数状态函数(hnsh)的特征的特征系统的状态一定，它的每一个状态函数具有唯一系统的状态一定，它的每一个状态函数具有唯一(wi y)确定的值。用数学语言表达：状态函数是系统状态的单值函数。确定的值。用数学语言表达：状态函数是系统状态的单值函数。系统经历一过程的状态函数差值，只取决于系统的始末两态。用数学系统经历一过程的状态函数差值，只取决于系统的始末

7、两态。用数学 语言表达：状态函数在数学上具有全微分的性质，用符号语言表达：状态函数在数学上具有全微分的性质，用符号(fho)d表示，如表示，如dV、dp。系统经过一系列过程，回到原来的状态，即循环过程，状态函数数值的变化为零。系统经过一系列过程，回到原来的状态，即循环过程，状态函数数值的变化为零。 以上三个特征只要具备其中一条，其他两个特征就可以推导出来。以上三个特征只要具备其中一条，其他两个特征就可以推导出来。以上关于状态函数的特征可以反过来说：以上关于状态函数的特征可以反过来说：如果一个系统的有一个量符合上述三个特征之一，可以判定有某一状态函数的存在。如果一个系统的有一个量符合上述三个特征

8、之一，可以判定有某一状态函数的存在。第8页/共52页第八页，共52页。热力学平衡态热力学平衡态 系 统 与 环 境 间 必 须 同 时 达 到 以 下 四 个 条 件系 统 与 环 境 间 必 须 同 时 达 到 以 下 四 个 条 件(tiojin)时时, 才可认为系统达热力学平衡才可认为系统达热力学平衡, 此时此时系统的状态称为热力学平衡态系统的状态称为热力学平衡态.1.热平衡热平衡: 系统处处温度系统处处温度(T) 相等；相等；2.力学平衡力学平衡: 系统处处压力系统处处压力(p) 相等；相等；3.相平衡相平衡:多相共存时，各相的组成和数量不随时间而改变多相共存时，各相的组成和数量不随时

9、间而改变(gibin)； 4.化学平衡化学平衡: 系统内各化学反应达平衡系统内各化学反应达平衡.第9页/共52页第九页，共52页。T2T1一金属棒分别与两个恒温热源相接触，经过一定时间后，金属棒上各指定点的温度不再一金属棒分别与两个恒温热源相接触，经过一定时间后，金属棒上各指定点的温度不再(b zi)随时间而变化，此时金属棒是否处于热力学平衡态？随时间而变化，此时金属棒是否处于热力学平衡态？第10页/共52页第十页，共52页。热力学系统发生的任何状态热力学系统发生的任何状态(zhungti)变化称为过程。变化称为过程。完成某一过程的具体步骤称为途径。完成某一过程的具体步骤称为途径。如如: pV

10、T变化过程变化过程(guchng)、相变化过程、相变化过程(guchng)、化学变化过程、化学变化过程(guchng)几种主要几种主要(zhyo)的的p,V,T变化过程变化过程p1,T2P环T1(1) 定温过程：定温过程：T1 = T2 T环环 过程中温度恒定。过程中温度恒定。 定温变化：定温变化：T1 = T2(2) 定压过程：定压过程：p1p2p环环 过程中压力恒定。过程中压力恒定。 定压变化：定压变化：p1 = p2第11页/共52页第十一页，共52页。(3) 定容过程：定容过程：V1 = V2 过程中体积保持过程中体积保持(boch)恒定。恒定。(4) 绝热过程：绝热过程：Q = 0

11、仅可能有功仅可能有功(yu n)的能量传递形式。的能量传递形式。状态状态1状状态态2循环过程循环过程(5) 循环过程：循环过程：系统经一连串过程又回到始态。系统经一连串过程又回到始态。P环环p1, T1(6) 对抗恒定外压对抗恒定外压过程：过程： p环环常数常数气体气体 真空真空气体向气体向真空真空膨胀膨胀（自由膨胀）（自由膨胀）(7) 自由膨胀自由膨胀过程：过程： (向真空膨胀过程向真空膨胀过程)。 P环环0第12页/共52页第十二页，共52页。热功当量热功当量 焦耳焦耳(jio r)（Joule）和迈耶）和迈耶(Mayer)自自1840年起，历经年起，历经20多年，用各种实验求证热和功的转

12、换关系，得到的结果是一致的。即：多年，用各种实验求证热和功的转换关系，得到的结果是一致的。即： 1 cal = 4.1840 J。这就是著名的热功当量，为能量守恒原理提供了科学的实验证明。这就是著名的热功当量，为能量守恒原理提供了科学的实验证明。能量守恒定律能量守恒定律 到到1850年，科学界公认能量守恒定律是自然界的普遍规律之一。能量守恒与转化定律可表述为：年，科学界公认能量守恒定律是自然界的普遍规律之一。能量守恒与转化定律可表述为：自然界的一切物质都具有自然界的一切物质都具有(jyu)能量，能量有各种不同形式，能够从一种形式转化为另一种形式，但在转化过程中，能量的总值不变。能量，能量有各种

13、不同形式，能够从一种形式转化为另一种形式，但在转化过程中，能量的总值不变。 第13页/共52页第十三页，共52页。第14页/共52页第十四页，共52页。焦耳：焦耳：J.P.Joule 1818-18891 cal = 4.1840 J第15页/共52页第十五页，共52页。第16页/共52页第十六页，共52页。通常系统的总能量（通常系统的总能量（E）是由三部分组成：）是由三部分组成：系统总体运动的动能（系统总体运动的动能（T）；）；系统在外势场中的势能系统在外势场中的势能(shnng)（V）；）；热力学能（热力学能（U）。）。目前在热力学中只需考虑热力学能。目前在热力学中只需考虑热力学能。能量守

14、恒与转化定律应用于热力学系统就是热力学第一定律。能量守恒与转化定律应用于热力学系统就是热力学第一定律。第17页/共52页第十七页，共52页。(1) 自然界的能量既不能创生自然界的能量既不能创生(chun shn), 也不会消灭也不会消灭. 热力学第一定律即为能量守恒原理热力学第一定律即为能量守恒原理.(2) 第一类永动机是不可能第一类永动机是不可能(knng)制成的制成的.(3) 孤立孤立(gl)系统的热力学能不变系统的热力学能不变. 即即U常数常数 或或 U0（孤立（孤立(gl)系统）系统） 第18页/共52页第十八页，共52页。搅拌水作功搅拌水作功开动电机作功开动电机作功压缩气体作功压缩气

15、体作功实验实验(shyn)(shyn)：焦耳在绝热封闭系统中所做：焦耳在绝热封闭系统中所做第19页/共52页第十九页，共52页。结果：无论以何种方式，无论直接或分成几个结果：无论以何种方式，无论直接或分成几个(j )(j )步骤，步骤，使一个绝热封闭系统从某一始态变到某一终态，所需的功是一使一个绝热封闭系统从某一始态变到某一终态，所需的功是一定的。定的。(U1) (U2) 始态始态(T1,V1) 终态终态(T2 ,V2)途径途径1，W途径途径2，W途径途径3，W绝热封闭系统绝热封闭系统:分析分析(fnx)：状态状态(zhungti)函数函数U热力学能热力学能定义定义：U2U1 W（封闭，绝热封

16、闭，绝热)def第20页/共52页第二十页，共52页。热热(heat)：系统与环境间因温差的存在而传递的能量：系统与环境间因温差的存在而传递的能量(nngling)称为热称为热. 热的符号为热的符号为Q。Q的取号：系统的取号：系统(xtng)放热为负；系统放热为负；系统(xtng)吸热为正。吸热为正。热量总是从高温热量总是从高温(gown)物体传至低温物体；物体传至低温物体；当系统与环境温度相等时，达热平衡，没有热量的传递。当系统与环境温度相等时，达热平衡，没有热量的传递。功（功（work）系统与环境之间传递的除热以外的其它能量都称为功，用符号系统与环境之间传递的除热以外的其它能量都称为功，用

17、符号W表示。表示。 W的取号：的取号：系统系统对环境做功（对环境做功（系统系统失去能量）为负失去能量）为负；环境环境对系统做功（对系统做功（系统系统得到能量）为正。得到能量）为正。第21页/共52页第二十一页，共52页。dn 广义功的一般表达式为：广义功的一般表达式为： Wxdxx是广义力：可以是牛顿是广义力：可以是牛顿(ni dn)力、压强、电压等；力、压强、电压等；dx是广义位移：可以是距离、体积、电量等。是广义位移：可以是距离、体积、电量等。膨胀膨胀(png zhng)功功非膨胀功非膨胀功第22页/共52页第二十二页，共52页。常见的过程量为常见的过程量为Q和和W。 Q和和W都不是状态函

18、数，其数值与变化途径有关，在数学上不具有全微分都不是状态函数，其数值与变化途径有关，在数学上不具有全微分(wi fn)的性质。的性质。Q和和W只是能量交换的一种形式，不属于系统的性质。只是能量交换的一种形式，不属于系统的性质。因而对因而对Q和和W没有没有“变化变化”而言，只是量的大小而已而言，只是量的大小而已(r y)。如果系统发生的微小的状态变化，如与环境有能量交换，则如果系统发生的微小的状态变化，如与环境有能量交换，则Q和和W是是“微小量微小量”，不应是，不应是“微小变化量微小变化量”。为了区别全微分，以符号为了区别全微分，以符号“”表示：表示：W或或Q 。Q和和W具有具有(jyu)能量的

19、单位：能量的单位：J或或kJ。过程量：过程量：不仅与系统的始末态有关，还与系统所经历的途径有关的热力学量称为过程量，也称不仅与系统的始末态有关，还与系统所经历的途径有关的热力学量称为过程量，也称过程函数过程函数。第23页/共52页第二十三页，共52页。设有一不作整体运动的封闭系统，从状态设有一不作整体运动的封闭系统，从状态A变到状态变到状态B有多种途径。根据热力学第一定律，只要系统的始态有多种途径。根据热力学第一定律，只要系统的始态A和终态和终态B确定，途径不同，功（确定，途径不同，功（W）和热（）和热（Q）不同，）不同，WQ的值不变。的值不变。这一事实表明，这一事实表明， WQ的值只取决于系

20、统的始态和终态，与途径无关。根据状态函数的特征，必然的值只取决于系统的始态和终态，与途径无关。根据状态函数的特征，必然(brn)存在某一状态函数，它的变化值等于存在某一状态函数，它的变化值等于WQ 。该状态函数称为热力学能，用符号。该状态函数称为热力学能，用符号U表示。表示。即有即有 UUBUAWQ （封闭系统封闭系统）对于微小的变化对于微小的变化(binhu)过程：过程： dUWQ （封闭系统）（封闭系统） 第24页/共52页第二十四页，共52页。热力学能：热力学能： 以前称为内能，它是指系统内部能量的总和。以前称为内能，它是指系统内部能量的总和。包括：核、电子、振动、平动、转动等。包括：核

21、、电子、振动、平动、转动等。热力学能是系统自身的性质，即容量性质，具有状态函数的特征热力学能是系统自身的性质，即容量性质，具有状态函数的特征(tzhng)。它具有能量的单位：。它具有能量的单位：J。热力学能是状态函数，用符号热力学能是状态函数，用符号U表示表示(biosh)，它的绝对值无法测定，只能求出它的变化值。，它的绝对值无法测定，只能求出它的变化值。 第25页/共52页第二十五页，共52页。对于封闭系统，系统与环境之间的能量交换形式只有对于封闭系统，系统与环境之间的能量交换形式只有(zhyu)热与功两种，故有：热与功两种，故有：U QW （封闭系统）（封闭系统）对于微小的变化过程：对于微

22、小的变化过程：dUWQ （封闭系统）（封闭系统）根据根据(gnj)热力学第一定律，孤立系统的热力学能不变热力学第一定律，孤立系统的热力学能不变. 即即U常数常数 或或 U0（孤立系统）（孤立系统）上述三式均为热力学第一定律的数学表达式。上述三式均为热力学第一定律的数学表达式。注意式中注明注意式中注明(zh mn)的条件的条件 ！ 第26页/共52页第二十六页，共52页。第一定律的公式明确地将热和功区分为两项，体现了封闭系统的能量交换只有这两种在本质上不同第一定律的公式明确地将热和功区分为两项，体现了封闭系统的能量交换只有这两种在本质上不同(b tn)的方式。但是能量一旦进入系统后便成为不可分辨

23、的了，即热力学能不能区分为作功的热力学能与传热的热力学能两种。的方式。但是能量一旦进入系统后便成为不可分辨的了，即热力学能不能区分为作功的热力学能与传热的热力学能两种。第一定律是实践总结出的客观规律，它不是定义，也不能加以证明第一定律是实践总结出的客观规律，它不是定义，也不能加以证明(zhngmng)，只能靠它推出的结论与实践相符来检验。，只能靠它推出的结论与实践相符来检验。能量守恒与转化定律应用能量守恒与转化定律应用(yngyng)(yngyng)于热力学系统就是热力学第一定律。于热力学系统就是热力学第一定律。能量守恒与转化定律的确立，绝不意味着该原理已告完成。能量守恒与转化定律的确立，绝不

24、意味着该原理已告完成。能量守恒与转化定律已经成为自然科学的一块基石，重要性不言而喻，但决不是自然界唯一的法则能量守恒与转化定律已经成为自然科学的一块基石，重要性不言而喻，但决不是自然界唯一的法则。第27页/共52页第二十七页，共52页。例：如图所示，开水瓶中有一热得快，与外电源相接。如果按照以下几种情况选择例：如图所示，开水瓶中有一热得快，与外电源相接。如果按照以下几种情况选择(xunz)系统，试判断系统，试判断U，W和和Q的符号。的符号。（1）以电炉丝为系统；）以电炉丝为系统；（2）以水为系统；）以水为系统；（3）以水和电炉丝为系统；）以水和电炉丝为系统；（4）以水、电炉丝和电源为系统。）以

25、水、电炉丝和电源为系统。 解解 (1)Q0,U=0 因为电炉丝得到因为电炉丝得到(d do)电功，产生的热量传给水，状态不变，热力学能不变。电功，产生的热量传给水，状态不变，热力学能不变。(3)Q=0,W0, U0 因为水和电炉因为水和电炉(dinl)丝均为系统，系统之间的热交换是不计的。电源对系统做电功，系统热力学能增加。丝均为系统，系统之间的热交换是不计的。电源对系统做电功，系统热力学能增加。(4)Q=0,W=0, U=0 因为这是个孤立系统，系统之间的热、功交换是不计的。因为这是个孤立系统，系统之间的热、功交换是不计的。(2)Q0,W0, U0 因为水从电炉丝得到热，而无任何功的交换，水

26、获得热量使热力学能升高。因为水从电炉丝得到热，而无任何功的交换，水获得热量使热力学能升高。第28页/共52页第二十八页，共52页。 ，d 均表示均表示(biosh)变化变化表示大的、宏观的变化，例如从状态表示大的、宏观的变化，例如从状态1变化到状态变化到状态2，状态函数的变化。，状态函数的变化。d表示微小的变化，全微分表示微小的变化，全微分(wi fn)符号。符号。、d后面为可以进行全微分后面为可以进行全微分(wi fn)的函数，包括所有状态函数。的函数，包括所有状态函数。表示微小量表示微小量，后面为不可以直接进行全微（积）分的函数，包括过程量，例如，后面为不可以直接进行全微（积）分的函数，包

27、括过程量，例如Q、W。第29页/共52页第二十九页，共52页。Page 12：习题：习题(xt)3；习题；习题(xt)6第30页/共52页第三十页，共52页。基本公式：基本公式： W=p外外dV注意：注意： 体积功是系统反抗外压所作的功；体积功是系统反抗外压所作的功； 或者是环境或者是环境(hunjng)施加于系统所作的功。施加于系统所作的功。W的数值不仅仅与系统的始末态有关，还与具体经历的途径有关。的数值不仅仅与系统的始末态有关，还与具体经历的途径有关。在计算体积功时，首先在计算体积功时，首先(shuxin)要弄清反抗的压力与系统体积的关系。要弄清反抗的压力与系统体积的关系。 第31页/共5

28、2页第三十一页，共52页。 截面积截面积A；环境压力；环境压力p外外；位移；位移dl， 系统体积改变系统体积改变dV。系统得到的功。系统得到的功W 。 V2dlf外外 = p外外A活塞位移方向活塞位移方向(a)系统压缩系统压缩V1dlf外外 = p外外A活塞位移方向活塞位移方向(b) 系统膨胀系统膨胀(a) W = - f外外dl = -p外外A dl = - p外外dV(b) W = - f外外dl = -p外外A dl = - p外外dVW= p外外dV第32页/共52页第三十二页，共52页。dV0 ,p外外0, 气体气体 真空真空气体向气体向真空真空膨胀膨胀（自由膨胀）（自由膨胀）焦耳实

29、验焦耳实验或或: 整个整个(zhngg)系统系统(双球）双球） dV0W=0W=0(1)定容过程定容过程(guchng)(2)自由膨胀自由膨胀(png zhng)过程过程第33页/共52页第三十三页，共52页。(3) 对抗恒定对抗恒定(hngdng)外压过外压过程程VpWVVd21,1 外外膨胀膨胀(png zhng)过程的功：过程的功：)(12,1VVp 外外V1 V2 p1 p2psupVp1,V1P外外,1T1p2,V2P外外,1T1第34页/共52页第三十四页，共52页。(1)克服克服(kf)外压为外压为p，体积从，体积从V1膨胀到膨胀到V；(2)克服克服(kf)外压为外压为p，体积从

30、，体积从V膨胀到膨胀到V；(3)克服克服(kf)外压为外压为p2，体积从，体积从V膨胀到膨胀到V2。 Wep (V V1 ) p (V V ） p2(V2V ）可见，外压差距越小，膨胀可见，外压差距越小，膨胀(png zhng)次数越多，做的功也越多。次数越多，做的功也越多。所作的功等于所作的功等于(dngy)3次作功的加和。次作功的加和。多次等外压膨胀多次等外压膨胀第35页/共52页第三十五页，共52页。膨胀过程是无限缓慢膨胀过程是无限缓慢(hunmn)的，每一步都接近于平衡态。的，每一步都接近于平衡态。 所作的功为：所作的功为： Wep外外dV （pdp）dV p dVdp dV忽略忽略(

31、hl)二阶无穷小，则二阶无穷小，则Wep dV积分积分(jfn)式为：式为： （封闭系统，可逆过程）（封闭系统，可逆过程） 21deVVVpW外压比内压小一个无穷小的值外压比内压小一个无穷小的值第36页/共52页第三十六页，共52页。设系统设系统(xtng)为理想气体，则为理想气体，则pVnRT (理想气体理想气体(l xin q t)p1V1 p2V2 (理想气体理想气体(l xin q t)，等温过程，等温过程)2112elnlnd21ppnRTVVnRTVVnRTWVV (理想气体，等温可逆过程理想气体，等温可逆过程) 这种过程所作的功最大。这种过程所作的功最大。第37页/共52页第三十

32、七页，共52页。Wep外外（V1V2） p1（V1V2）系统所得系统所得(su d)的功如图中阴影面积所示。的功如图中阴影面积所示。一次等外压压缩一次等外压压缩(y su) 第38页/共52页第三十八页，共52页。Wep (V V2) p (V V ) p1 (V1 V )可见可见(kjin)，外压差距越小，压缩次数越多，得的功也越少。，外压差距越小，压缩次数越多，得的功也越少。所得所得(su d)的功等于的功等于3次得功的加和。次得功的加和。多次等外压压缩多次等外压压缩第39页/共52页第三十九页，共52页。外压比内压大一个无穷小的值外压比内压大一个无穷小的值压缩过程是无限压缩过程是无限(w

33、xin)缓慢的，每一步都接近缓慢的，每一步都接近于平衡态。于平衡态。 所得的功为：所得的功为： Wep外外dV （pdp）dV pdVdpdV忽略忽略(hl)二阶无穷小，则二阶无穷小，则WepdV积分积分(jfn)式为：式为： （封闭系统，可逆过程）（封闭系统，可逆过程） 21deVVVpW第40页/共52页第四十页，共52页。在外压比内压小一个无穷小的值时的膨胀过程和在外压比内压大一个无穷小的值时的压缩过程中，系统系统和环境都能恢复到原状，故分别称为可逆膨胀和可逆压缩过程。在外压比内压小一个无穷小的值时的膨胀过程和在外压比内压大一个无穷小的值时的压缩过程中，系统系统和环境都能恢复到原状，故分

34、别称为可逆膨胀和可逆压缩过程。功与过程小结：从以上的膨胀与压缩过程看出，功与变化功与过程小结：从以上的膨胀与压缩过程看出，功与变化(binhu)的途径有关。虽然始终态相同，但途径不同，所作的功也大不相同。显然，可逆膨胀，系统对环境作最大功；可逆压缩，环境对系统作最小功。的途径有关。虽然始终态相同，但途径不同，所作的功也大不相同。显然，可逆膨胀，系统对环境作最大功；可逆压缩，环境对系统作最小功。第41页/共52页第四十一页，共52页。 B. W2= p外外dV =101325(V2-V1) =RT(1-0.2)=0.8RT=1995.4 J C. W3 = p外外dV= 50662.5(V2-V

35、1) = 0.4RT = 997.7 J此题的结果说明虽然此题的结果说明虽然(surn)系统的始末态相同，但不同途径不同，过系统的始末态相同，但不同途径不同，过程的功不同，故功为过程量。程的功不同，故功为过程量。 解：解：A. W1= p外外dV= 0第42页/共52页第四十二页，共52页。体积体积(tj)功功:We We = p外外dV电功：电功： EdQ=Vidt;表面功：表面功： dA小问题小问题(wnt)：1度电度电=？J1度电度电=1Kw1h=1000(J/s)3600(s)=3.6106J第43页/共52页第四十三页，共52页。准静态准静态(jngti)过程在过程进行的每一瞬间，系

36、统都接近于平衡状态，以致在任意选取的短时间过程在过程进行的每一瞬间，系统都接近于平衡状态，以致在任意选取的短时间dt内，状态参量在整个系统的各部分都有确定的值，整个过程可以看成是由一系列极接近平衡的状态所构成，这种过程称为准静态内，状态参量在整个系统的各部分都有确定的值，整个过程可以看成是由一系列极接近平衡的状态所构成，这种过程称为准静态(jngti)过程。过程。准静态过程是一种理想过程，实际上是办不到的。常把无限缓慢准静态过程是一种理想过程，实际上是办不到的。常把无限缓慢(hunmn)地压缩和无限缓慢地压缩和无限缓慢(hunmn)地膨胀过程可近似看作为准静态过程。地膨胀过程可近似看作为准静态

37、过程。第44页/共52页第四十四页，共52页。当系统的状态发生变化时，环境的状态也多少有所变化，若将系统的状态还原为始态，环境的状态可能还原，也可能未还原，正是根据环境是否能完全还原，将过程分为可逆过程和不可逆过程。当系统的状态发生变化时，环境的状态也多少有所变化，若将系统的状态还原为始态，环境的状态可能还原，也可能未还原，正是根据环境是否能完全还原，将过程分为可逆过程和不可逆过程。可逆过程可逆过程 ：系统经历系统经历(jngl)某一过程从始态到达末态，若可以找到一条途径，使系统状态还原为始态的同时，环境也还原到其始态，则系统从始态到末态的此途径为可逆过程。某一过程从始态到达末态，若可以找到一

38、条途径，使系统状态还原为始态的同时，环境也还原到其始态，则系统从始态到末态的此途径为可逆过程。第45页/共52页第四十五页，共52页。在上述表述中，若不可能在上述表述中，若不可能(knng)找到这样一条途径，使系统的状态还原的同时，环境的状态也还原，则系统所经历的从始态到末态的途径为不可逆过程。找到这样一条途径，使系统的状态还原的同时，环境的状态也还原，则系统所经历的从始态到末态的途径为不可逆过程。注意：可逆过程的定义不是直接根据过程本身的某性质来定义，而是通过能否找到一条合适的还原途径来定义。注意：可逆过程的定义不是直接根据过程本身的某性质来定义，而是通过能否找到一条合适的还原途径来定义。不可逆过程并非不能逆向进行不可逆过程并非不能逆向进行例如：向一大杯水中加一点盐。得到一杯淡盐水。例如：向一大杯水中加一点盐。得到一杯淡盐水。盐水可以再通