12热力学基本概念.ppt

第二节 热力学基本概念 单击网页左上角“后退”退出本节 系统（System）－被划定的研究对象称为系统。 环境（surroundings）－ 与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。 一、系统与环境 根据系统与环境之间的关系，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，又有能量交换。 一、系统与环境 （2）封闭系统（closed system） 系统与环境之间无物质交换，但有能量交换。 一、系统与环境 （3）孤立系统（isolated system） 系统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和环境加在一起的总体看成是孤立系统。 一、系统与环境 广度性质（extensive properties） 性质的数值与系统的物质的数量成正比，如V、m、熵等。这种性质具有加和性。 强度性质（intensive properties） 性质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——决定系统状态的物理量 二、系统的性质 系统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) 二、系统的性质 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，它包括下列几个平衡： （1）热平衡（thermal equilibrium） 系统各部分温度相等。 （2）力学平衡（mechanical equilibrium） 系统各部的压力都相等，边界不再移动。 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。 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 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、状态函数与状态方程 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、状态函数与状态方程 例如，设某状态函数为x,则： 即： A B xB xA 异途同归 值变相等 四、状态函数与状态方程 A B xB xA 循环过程： 周而复始 值变为零 四、状态函数与状态方程 2. 状态方程——系统状态函数之间的定量关系式称为状态方程。 例如：某理想气体的封闭系统，其状态方程为： pV = n RT 四、状态函数与状态方程 1.过程——体系状态所发生的一切变化称为过程。 2.途径——完成某一状态变化所经历的具体步骤称为途径。由同一始态到同一终态的不同方式称为不同的途径。 五、过程与途径 热和功是能量传递或交换的两种形式： 1、热（heat）-- 系统与环境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 环境对体系作功，W0 六、热和功 功的种类: 位移dl 力F 机械功 界面积dA 界面张力? 界面功 统称 非体积功 W? 电荷dQ 电势E 电功 最 普遍存在 体积dV 压力p 体积功 说明 广义位移 广义力 在化学热力学中，将功分为两种，即体积功（W）和非体积功（W?）；经常遇到的是体积功。 六、热和功