第二章热力学第一定律-1(2学时2014年).pptVIP

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热力学平衡态 热力学平衡是一种动态平衡。此时,系统中决定状态的所有性质均不随时间变化 ,即系统处于一种“定态”,称为 “热力学平衡状态”,满足上述平衡条件,并且系统的各种性质彼此相互关联。 热平衡 相平衡 化学平衡 力学平衡 状态与状态函数 体系的一些性质,其数值仅取决于体系所处的状态,而与体系的历史无关;它的变化值仅取决于体系的始态和终态,而与变化的途径无关。具有这种特性的物理量称为状态函数(state function)。 状态函数是用以描述系统的状态的参数。 状态函数的特性可描述为:异途同归,值变相等;周而复始,数值还原。 状态:可由宏观物理量来描述和规定 (1)系统处于定态时,状态函数有定值。 (2)系统的始、终态确定后,状态函数的改变量是一定的。 (3)系统恢复到原状态,状态函数也恢复到原来的数量,即状态函数的变化为零。 (4)状态函数在数学上具有全微分的性质,可按全微分的关系来处理,其微量变化冠以“d”,如dp、dV等。 状态函数的特点 复习:热力学概念?? 体系、环境 系统、环境可根据需要而划分 体系分类 — 敞开体系、孤立体系 、 封闭体系 体系性质 — 广度性质 强度性质 热力学平衡 — 热平衡、力学平衡、 相平衡、化学平衡 热力学平衡是一种动态平衡。此时,系统中决定状态的所有性质均不随时间变化 ,即系统处于一种“定态”,称为 “热力学平衡状态”, 状态 系统中决定状态的所有性质均不随时间 变化时 ,即系统处于一种“定态”,称为 “热力学平衡状态”,简称状态。 可由宏观性质来描述体系的状态,例如:温度、压力、体系、密度、黏度、热力学能、焓、熵、功焓、吉布斯自由能……。 如果用以描述体系的宏观性质只与体系的始态和终态有关,而与途径没有关系。则将具备这种特性的物理量称为状态函数 复习:热力学概念?? 状态函数是用以描述系统的状态的参数。 状态函数的特性可描述为:异途同归,值变相等;周而复始,数值还原。 状态方程 描述体系状态函数之间的定量关系式称为状态方程(state equation )。 例如: 对于一定量的单组分均匀体系,状态函数T,p,V 之间有一定量的联系。经验证明,只有两个是独立的,它们的函数关系可表示为: T=f(p,V) p=f(T,V) V=f(p,T) 例如,理想气体的状态方程可表示为: pV=nRT 对于多组分系统,系统的状态还与组成有关,如: 例1: 1mol 理想气体在273.15K,101.325KPa的体积为22.4dm3,这完全是由该体系当时所处的状态决定的,而和体系在此之前是否曾经受到冷却、加热或压缩、膨胀等途径无关。 无论气体曾经受过什么变化,只要它最终达到273.15K,101.325KPa,则其体积就必然是22.4dm3。体系处于定态时,状态函数有定值,同一个体系的各个性质之间相互关联、相互制约 pV=nRT 关于状态函数 关于状态函数 例2:若把1 mol理想气体从273K、1atm(101.352KPa)、22.4 dm3 的始态,经受某种变化到达298K、0.5atm(50.663KPa),48.9 dm3 的终态,则该体系的体积变化就只由体系在终态和始态所具有的体积来决定,即 ?V = V2-V1 = 48.9 dm3 - 22.4 dm3 =26.5 dm3 途径(1):先在等温下进行膨胀,即在273K下,让气体从1atm减压膨胀至0.5atm,再在等压下升温,即在0.5atm下,从273K升温至298K,以上两步引起的总体积变化为: 途径(2):先在等压下升温(在1atm下,从273K升温至298K),再在等温下膨胀(在298K下,让压力从1atm减至0.5atm),两步引起的总体积变化为: 状态函数的数值改变就只决定于体系的始态和终态,而与实现这一变化的具体途径无关。 关于状态函数 过程和途径 过程 从始态到终态的具体步骤称为途径。 在一定的环境条件下,系统发生了一个从始态到终态的变化,称为系统发生了一个热力学过程。 (process) 途径 (path) 常见的变化过程 (1)等温过程(isothermal process)在变化过程中,体系的始态温度与终态温度相同,并等于环境温度。 (2)等压过程(isobaric process) 在变化过程中体系的始态压力与终态压力 相同,并等于环

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