化工热力学-第1章 绪论-36-G.ppt

3、状态和状态函数 （1）状态：某一瞬间体系呈现的宏观状况。 （2）平衡状态：在没有外界影响的条件下，体系的宏观状态不随时间而改变，即系统与环境之间净流为零。 热平衡，力平衡，相平衡，化学平衡 即温度差，压力差，化学位差均为零。 第一章 绪论 1.6 化工热力学基本概念回顾 * （3）状态函数：与系统状态变化的途径无关，仅取决于初态和终态的量。常用的状态函数 有P，V，T，U，H，S，A，G M——状态函数?? 状态一定值一定，殊途同归值变等，周而复始变化零 循环过程： △H=0，△U=0，△V=0，△S体系= 0（当然△S总≠0) 状态1 状态2 状态3 第一章 绪论 1.6 化工热力学基本概念回顾 4、过程 ??◆ 指体系自一平衡状态到另一平衡状态的转换 ??◆ 对某一过程的描写：初态＋终态＋路径 （1）不可逆过程：一个单向过程发生之后一定留下一些痕迹，无论用何种方法也不能将此痕迹完全消除。 ?? 如：爆炸、节流、气体向真空自由膨胀等。 凡是自发过程过程皆是不可逆过程！ 第一章 绪论 1.6 化工热力学基本概念回顾 （2）可逆过程：可逆过程：当体系完成某一过程后，如果令过程逆行而能使过程中所涉及的一切(体系及环境)都回复到原始状态而不留下任何变化，则此过程称为可逆过程． ——无限小的沙子。拿走一粒无限小的沙子，dP减少无限小，推动力无限小，可以忽略不计。 带活塞的气缸 若是可逆过程，推动力需为无限小近，体系始终无限接近平衡状态。 第一章 绪论 1.6 化工热力学基本概念回顾 ★ 可逆过程的特点： （1）可逆过程是实际过程中只能趋近而永远不能实现的理想过程。没有摩擦，推动力无限小, 过程进行无限慢。 （2）但它是热力学中极为重要的概念，是作为实际过程中能量转换效果比较的标准。 ?? ※ 若说某体系效率为80%，是指与可逆过程比。 ?? ※ 但爆炸、节流、气体向真空自由膨胀等不能用“可逆过程+效率”模式来计算。 第一章 绪论 1.6 化工热力学基本概念回顾 （3）可逆过程是效率最高的过程。 ?? ※ 体系对外做最大功。 ?? ※ 体系对外吸收最小功。 （4）很多热力学关系式是在可逆过程的前提下推导出来 的。如： （5）逆向进行时，体系恢复始态，环境不留下任何痕迹。 （即没有功热得失及状态变化） 第一章 绪论 1.6 化工热力学基本概念回顾 不可逆过程的特点： 有摩擦，过程进行有一定速度; 体系内部不均匀（有扰动，涡流等现象）; 逆向进行时，体系恢复始态，环境留下痕迹; 如果与相同始终态的可逆过程相比较，产功小于可逆过程，耗功大于可逆过程。 第一章 绪论 1.6 化工热力学基本概念回顾 Observation of High-Aspect-Ratio Nanostructures Using Capillary Lithography Observation of High-Aspect-Ratio Nanostructures Using Capillary Lithography Observation of High-Aspect-Ratio Nanostructures Using Capillary Lithography 第一章 绪论 * * 第一章 绪论 本章主要内容 1.1 热力学发展史 1.2 热力学特性及研究方法 1.3 化工热力学的地位及作用 1.4 化工热力学的基本内容 1.5 本课程内容及要求 * * 第一章 绪论 远古时代的钻木取火 12、13世纪：中国的火药与土火箭 人们对热的认识，最初认为热是物质-热质。但无法解释摩擦生热。 十七世纪末，随着温度计制造技术的成熟，知道如何精确测量温度后，才开启热力学的研究 * * 第一章 绪论 1.1 热力学发展史 1.1.1 什么是“热”？ 热现象是人们最早接触到的自然现象之一 热力学定义： 热力学是研究能量、能量转换以及与能量转换有关物性间相互关系的科学 原始含义：热功相互转化的规律 由热产生动力，反映了热力学起源于对热机的研究。 从十八世纪末到十九世纪初开始，随着蒸汽机在生产中的广泛使用，如何充分利用热能来推动机械作功成为重要的研究课题。 * * 第一章 绪论 1.1 热力学发展史 1.1.2 历史上为何称为“热力学”？ 热力学(thermodynamics)：热(thermo)+动力(dynamics） * * 第一章 绪论 “火力提水” 萨弗里制成的世界上第一台实用的蒸汽提水机,两个蛋形容器交替工作，依靠真空的吸力汲水。 缺点：汲水深度不超过6米 1.1 热力学发展史 1.1.2 历史上为何称为“热力学”？ * * 第