第二章热力学第一定律2010-11-15.ppt

00-7-23 * * 第二章 热力学第一定律 §2.1 基本概念及术语 一、系统与环境 定义：被人们研究的那部分物质叫系统。 系统以外与系统有密切联系的那部分物质叫环境。 例：1、研究反应器中的全部物质的性质；2、研究汽缸内气体的性质； 3、研究正在喷射气体的钢瓶中剩余气体的性质； 注意：系统与环境之间总存在一个界面（实际的或假想的）。 2. 系统分类：⑴敞开系统；⑵封闭系统；⑶隔离系统 例： 二、系统性质 1.定义：由大量粒子构成的系统的一切宏观性质叫系统性质。 例如：T，P，ρ，η，V，m，n, U, H, S…… 2. 分类： 广度性质：该性质的数值与系统中物质的数量成正比，且具有加和性。 强度性质：该性质的数值与系统中物质的数量无关。 注意：（广度性质/ 系统的物质的量 ）= 强度性质 例如: 摩尔质量M、摩尔体积V m 第二章 热力学第一定律 §2.1 基本概念及术语 一、系统与环境 定义：被人们研究的那部分物质叫系统。 系统以外与系统有密切联系的那部分物质叫环境。 例：1、研究反应器中的全部物质的性质；2、研究汽缸内气体的性质； 3、研究正在喷射气体的钢瓶中剩余气体的性质； 注意：系统与环境之间总存在一个界面（实际的或假想的）。 2. 系统分类：⑴敞开系统；⑵封闭系统；⑶隔离系统 例： 二、系统性质 1.定义：由大量粒子构成的系统的一切宏观性质叫系统性质。 例如：T，P，ρ，η，V，m，n, U, H, S…… 2. 分类： 广度性质：该性质的数值与系统中物质的数量成正比，且具有加和性。 强度性质：该性质的数值与系统中物质的数量无关。 注意：（广度性质/ 系统的物质的量 ）= 强度性质 例如: 摩尔质量M、摩尔体积V m 三、状态与状态函数 状态 ⑴定义：系统所有性质的综合表现。例： ⑵状态与性质的关系：单值对应 ⑶描述一个状态最少要几个性质？ 单组分单相封闭系统：2个,（T，P） 两组分单相封闭系统：3个， （T，P，x） n 组分单相封闭系统：n+1 个，（T，P，x1， x2， x3….xn-1） 状态函数 ⑴定义：描述系统状态的一切宏观性质叫状态函数。 ⑵状态函数的特征： ①状态函数的数值只取决于系统的状态，状态变化时，状态函数也变化，其改变量△X=X2-X1 与途径无关；例： ②状态函数是全微分函数，具有全微分函数的一切性质。 （1、2、3） 四、热力学平衡态 1. 定义：在一定条件下，系统中各相的宏观性质均不随时间变化，且将系统与环境完全隔离时，系统的性质仍不随时间变化的状态叫热力学平衡态（简称为平衡态）。 2.平衡态应满足的条件：（1.热平衡；2.力平衡；3.相平衡；4.化学平衡） 五、过程与途径 1.定义：系统从某一状态（始态）变至另一状态（末态），称为过程。 实现这一过程的具体步骤称为途径。 2.过程分类：⑴单纯PVT变化过程；⑵相变化过程；⑶化学反应过程 各举一例： 3. 常见的热力学过程： 恒温过程； 恒压过程； 恒容过程； 绝热过程； 循环过程； 例： 六、热和功 热( Q) ⑴定义：系统与环境因温度不同而交换的能量称为热。 ⑵符号： ⑶分类： ①显热； ②潜热 ⑷热的本质： ⑸热不是状态函数。其值不仅与系统的始、末态有关，还与途径有关。 注意：微量的热记为δQ 例1. 硫酸溶于水的过程。 若在烧杯中进行，Q＜0。 若在保温瓶中进行（视为绝热过程） ，Q = 0。 途径a： Q = 0； 途径b： Q＞0； 例2. 注意：这里H2视为理想气体 2.功（W） ⑴定义：除了热以外，系统与环境间交换的能量的其它形式均叫功。 ⑵符号： ⑶分类： ①体积功：系统反抗环境压力，使得体积发生变化，而与环境交换的能量；②非体积功：除了体积功以外的其它功均叫非体积功。 表示为： W’ （例如：电功、表面功等。） 体积功的数学定义： δW = －pamb dV ； W = －∑ pamb dV 讨论：当 p ＞ pamb ， dV ＞ 0，W＜0，膨胀，系统对环境作功； 当 p ＜ pamb ， dV ＜ 0，W ＞0，压缩，环境对系统作功； 注意下列几种情况时功的计算： ① pamb = 0 （向真空膨胀，即为自由膨