[理学]第1章 热力学第一定律.ppt

体系分类 1.5 状态函数和全微分 热容的计算 压力恒定时物质的热容(定压热容Cp): 体积恒定时物质的热容(定容热容Cv): 由实验获得的热容主要是定压热容Cp 而由理论求得的热容首先是定容热容Cv 热容的计算 各种物质定压热容Cp的数值经历多年的精密实验测定，已积累了一个庞大的数据库，根据Cp可计算不同温度下物质的H、S、G等热力学数值。 由实验测得的定压热容，通常表示成温度的多项式函数形式，并指定一个适用的温度范围。 例如: Cp＝a＋bT＋cT-2＋dT2 式中a, b, c, c, d 是经验常数，由各种物质本身的特性决定，可从热力学数据表中查找。 * 第一章 热力学第一定律 1.1 热力学基本概念1.2 热力学第零定律1.3 热和功1.4 热力学第一定律1.5 状态函数与全微分1.6 焓与比热容1.7 标准态 1.1 热力学基本概念 1. 体系和环境 2. 系统的状态和状态函数 3. 系统的过程与途径 4. 体系的性质 5. 热力学平衡态 1. 体系和环境 体系(system)：研究的对象(是大量分子、原子、离子 等物质微粒组成的宏观集合体)。人为地将所研究的一定范围的物体或空间与其余部分分开，作为我们研究的对象。 环境(surroundings)：与体系密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。 根据体系与环境之间的关系，把体系分为三类： （1）敞开体系（open system） 体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换。 （2）封闭体系（closed system） 体系与环境之间无物质交换，但有能量交换。 （3）孤立体系（isolated system） 体系与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为隔离体系。有时把封闭体系和体系影响所及的环境一起作为孤立体系来考虑，如宇宙。 2 . 系统的状态和状态函数 状态：体系有一定的外在的宏观表现形式，这每一 个外在表现形式称作体系的一个状态。状态 是体系所具有的宏观性质。状态与性质单值 对应，因此,系统的宏观性质也称为系统的 状态函数。 当系统的状态变化时，状态函数的改变量只决定于系统的始态和终态，而与变化过程或途径无关。 3．系统的过程与途径 过程：系统由始态变化到终态的过渡。 途径：完成过程的具体步骤。系统由始态变 化到终态所经历的过程的总和。 系统的变化过程分为: ? P、V 、T变化过程; ? 相变化过程; ? 化学变化过程。 4. 体系的性质 用宏观可测性质来描述体系的热力学状态， 故这些性质又称为热力学变量。可分为两类： 广度性质（extensive properties） 又称为容量性质，它的数值与体系的物质的 量成正比，如体积、质量、熵等。这种性质有 加和性，在数学上是一次齐函数。 强度性质（intensive properties） 它的数值取决于体系自身的特点，与体系的 数量无关，不具有加和性，如温度、压力等。它 在数学上是零次齐函数。指定了物质的量的容 量性质即成为强度性质，如摩尔热容。 Extensive properties can be made intensive by normalizing. 5.热力学平衡态 系统在一定环境条件下，经足够长的时间，其各部分可观测到的宏观性质都不随时间而变，此时系统所处的状态叫热力学平衡态。 热力学系统，必须同时实现以下几个方面的平衡，才能建立热力学平衡态： (i) 热平衡—系统各部分的温度T相等；若系统不是绝 热的，则系统与环境的温度也要相等。 (ii) 力平衡—系统各部分的压力p相等；系统与环境的 边界不发生相对位移。 (iii)质平衡—体系和环境所含有的质量不随时间而变。 (iv)化学平衡—若系统各物质间可以发生化学反应，则 达到平衡后，系统的组成不随时间改变。 1.2 热力学第零定律（热平衡定律）和温度 Temperature and the zeroth law of thermodynamics 热力学第零定律: 若A 与B热平衡, B 与C 热平衡时, A与C 也同时热平衡。 If two bodies are in thermal equilibrium with a third body, they are also in thermal equilibrium with each other. “温度” 的概念是基于这现象为基础, 而后才