热力学基本概念实用教案

1、系统（System）被划定的研究对象(duxing)称为系统。环境（surroundings） 与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分(b fen)称为环境。一、系统一、系统(xtng)(xtng)与环境与环境第1页/共17页第一页，共17页。 根据系统与环境(hunjng)之间的关系，把系统分为三类：（1）敞开系统（open system）系统与环境之间既有物质交换(jiohun)，又有能量交换(jiohun)。一、系统一、系统(xtng)(xtng)与环境与环境第2页/共17页第二页，共17页。（2）封闭系统（closed system） 系统与环境(hunjng)之间无物质交换，但

2、有能量交换。一、系统一、系统(xtng)(xtng)与环境与环境第3页/共17页第三页，共17页。（3）孤立系统(xtng)（isolated system） 系统(xtng)与环境之间既无物质交换，又无能量交换。热力学上有时把系统(xtng)和环境加在一起的总体看成是孤立系统(xtng)。一、系统一、系统(xtng)(xtng)与环境与环境第4页/共17页第四页，共17页。广度性质(xngzh)（extensive properties） 性质(xngzh)的数值与系统的物质的数量成正比，如V、m、熵等。这种性质(xngzh)具有加和性。强度性质(xngzh)（intensive prope

3、rties） 性质(xngzh)的数值与系统中物质的数量无关，不具有加和性，如温度、压力等。系统的性质决定(judng)系统状态的物理量二、系统的性质二、系统的性质第5页/共17页第五页，共17页。系统(xtng)的广度性质与强度性质之间有如下关系： 广度性质(体积V)强度性质(密度d)=广度性质(质量m)摩尔尔体(强度性质)物质质的(广度性质)体积(广度性质mVnV二、系统二、系统(xtng)(xtng)的性质的性质第6页/共17页第六页，共17页。 当系统的诸性质不随时间而改变，则系统就处于热力学平衡态，它包括下列(xili)几个平衡：（1）热平衡（thermal equilibrium）

4、 系统各部分温度(wnd)相等。（2）力学平衡（mechanical equilibrium） 系统各部的压力(yl)都相等，边界不再移动。三、热力学平衡态三、热力学平衡态（3）相平衡（phase equilibrium） 多相共存时，各相的组成和数量不随时间而改变。（4）化学平衡（chemical equilibrium ） 反应系统中各物的数量不再随时间而改变。第7页/共17页第七页，共17页。状态系统的状态是系统一切性质的综合表现 系统的性质是彼此相互关联(gunlin)的，只要用系统的几个独立的性质就能完全描述系统的状态。实践表明：对于含有 n 种物质的的均相封闭系统的定态，只要指定

5、n+2 种系统的性质，系统的状态和其它的性质也就完全确定了。通常采用温度、压力和诸种物质的量。四、状态四、状态(zhungti)(zhungti)函数与状态函数与状态(zhungti)(zhungti)方程方程第8页/共17页第八页，共17页。1.状态函数由系统的状态确定的系统的各种热力学性质称为系统的状态函数。 它具有以下特点：（1）状态函数是状态的单一(dny)函数。 （2）系统的状态发生变化，状态函数的变化值取决于系统始、终态。与所经历的途径无关。（3）状态函数的微小变化，在数学上是全微分。（4）不同状态函数的集合（和、差、积、商）也是状态函数。 四、状态四、状态(zhungti)(zh

6、ungti)函数与状态函数与状态(zhungti)(zhungti)方程方程第9页/共17页第九页，共17页。例如，设某状态(zhungti)函数为x,则：ABxxx2ABxxx1即：xxx21AB1x2xxBxA四、状态四、状态(zhungti)(zhungti)函数与状态函数与状态(zhungti)(zhungti)方程方程第10页/共17页第十页，共17页。AB1x2xxBxA循环(xnhun)过程：021xxx四、状态四、状态(zhungti)(zhungti)函数与状态函数与状态(zhungti)(zhungti)方程方程第11页/共17页第十一页，共17页。2. 状态(zhungt

7、i)方程系统状态(zhungti)函数之间的定量关系式称为状态(zhungti)方程。例如(lr)：某理想气体的封闭系统，其状态方程为： pV = n RT 四、状态四、状态(zhungti)(zhungti)函数与状态函数与状态(zhungti)(zhungti)方程方程第12页/共17页第十二页，共17页。1.过程体系状态所发生的一切(yqi)变化称为过程。2.途径完成某一状态变化所经历的具体步骤称为(chn wi)途径。由同一始态到同一终态的不同方式称为(chn wi)不同的途径。五、过程五、过程(guchng)(guchng)与途径与途径第13页/共17页第十三页，共17页。 热和功是

8、能量传递或交换(jiohun)的两种形式： 1、热（heat）- 系统与环境(hunjng)之间因温差而传递的能量称为热，用符号Q 表示。 Q的取号：体系(tx)吸热，Q0；体系放热，Q0 。2、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W表示。系统对环境作功，W0六、热和功六、热和功第14页/共17页第十四页，共17页。功的种类功的种类(zhngli): 广义力广义力广义位移广义位移说明说明体积功体积功压力压力p体积体积dV最最 普遍存在普遍存在机械功机械功力力F位移位移dl统称统称非体积功非体积功W 电功电功电势电势E电荷电荷dQ界面功界面功界面张力界面张力 界面积界面积dA在化学热力学中，将功分为两种，即体积(tj)功（W）和