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第二章 热力学第一定律 　　本章基本要求 　　⒈理解系统与环境、状态、过程、状态函数与途径等基本概念，理解可逆过程的概念。 　　⒉掌握热力学第一定律文字表述和数学表达式。 　　⒊理解功、热、热力学能、焓、热容、摩尔相变焓、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓等概念。 　　⒋掌握热力学第一定律在纯PVT变化、在相变化及化学变化中的应用，掌握计算各种过程的功、热、热力学能变、焓变的方法。 第一讲 Ⅰ、题目：绪论和热力学基本概论 Ⅱ、时间：2012年9月3、10日 Ⅲ、目的：了解物理化学的研究对象、内容和方法。理解体系和环境、体系的性质、热力学平衡态、状态函数及其性质、热和功等概念 Ⅳ、重点：体系的性质、状态函数 难点：状态函数的性质、热和功不是状态函数 Ⅴ、方法：讲授 Ⅵ、时数：2课时 Ⅶ、内容： 0 绪论 见PPt § 2.1 热力学概论 一、热力学的基本内容 热力学以热力学第一定律和第二定律为基础，主要研究：系统宏观性质变化及其变化之间的关系；各种变化中所发生的能量效应；化学变化的方向和限度及外界条件（如温度、压力、浓度等）对反应的的影响。 化学热力学：用热力学原理来研究化学过程及与化学有关的物理过程就形成了化学热力学。 二、热力学的方法及局限性 热力学的方法特点：研究对象是大量分子的集合体，研究宏观性质，所得结论具有统计意义。 局限性：只考虑变化前后的净结果，未考虑物质的微观结构和反应机理。能判断变化能否发生以及进行到什么程度，但未考虑变化所需要的时间。只讲可能性，未讲现实性。 §2.2 热力学第零定律 将A和B用绝热壁隔开，而让A和B 分别与C达成热平衡。然后在A和B之间换成导热壁，而让A和B 与C之间用绝热壁隔开。 若A和B分别与C达成热平衡，则A和B也处于热平衡，这就是热平衡定律或热力学第零定律。[这类似于“若A=C，B=C，则有A=B”] §2.3 热力学的一些基本概念 1、体系和环境 体系（system）: 研究的对象（也称为物系或系统） 环境(surrounding): 系统以外且与系统密切相关的物质。 注意:[1]系统与环境是根据研究需要人为划分的。 [2]系统与环境间可以有实际界面，也可以是想象的范围 以体系与环境之间能否交换能量和物质为依据,将系统分为： 封闭系统(closed system )：与环境之间无物质交换、有能量交换的系统。 孤立系统(isolated system)：与环境之间无物质交换、也无能量交换的系统。 敞开系统(open system)：与环境之间有物质交换、还有能量交换的系统。 [思考]一个箱内盛有一定量的水，在什么情况下为封闭系统、孤立系统、敞开系统？ 2、系统的性质 系统的性质（如体积、压力、温度、粘度、表面张力等）用来描述系统的热力学状态，又称为热力学变量。根据热力学变量与体系物质的量的关系，将它分为两类： 广度性质(extensive properties )（或称广度变量 ）：其数值与系统的数量成正比。例如体积、质量、熵、内能等。广度性质具有加和性，数学上为一次齐函数（参见P460）。 强度性质(intensive properties)：其数值取决于系统的本性，与系统的数量无关，不具有加和性，数学上为0次齐函数，例如温度、压力等。 ，例如摩尔体积（Vm）、密度（ρ）、黏度等。 [思考题]下列物理量属于强度变量的是（ ） A 黏度 B 密度 C 体积 D 质量 3、热力学平衡态（thermodynamical equilibrum state）：系统的诸性质不随时间而改变的状态。 热力学平衡态的四个都必须同时满足的条件： 热平衡：系统中各个部分温度相等。 力学平衡：(不考虑重力)系统中各个部分压力相等。 相平衡：系统中各相组成和数量不随时间而变。 化学平衡：反应系统的组成不随时间而变。 系统处于某种定态，即处于这种热力学平衡态。 4、状态函数 状态：系统诸个宏观性质的表现。 状态函数：系统的性质只取决于其所取的状态，而与过去的历史无关，在热力学上，称这样的“性质（热力学变量）”为状态函数。例如质量(m)、温度(T)、压力(p)、体积(V)、浓度(c)、密度(ρ)、粘度(η)、折光率(n)等，以及体系的热力学能(U)、焓(H)、熵(S)、自由能(F、G)等宏观物理量。 状态函数Z（）的数学特征：单值、连续、可微分 ①状态函数Z的变化值ΔZ只取决于Z的始末态，与路径或历程无关，即即 ②可全微分，即有: 状态函数的二阶偏导数与求导的先后次序无关，参阅教材P456～460 5、状态方程：状态函数之间的定量关系式，由实验确定。例如 理想气体方程： 范式气体方程： 对于一定量的单组分均匀系统，状态函数p,V，T 之间可表示为