物理化学-第二章-热力学第一定律.ppt

第一章热力学第一定律2.1热力学基本概念系统和环境状态和状态函数过程和途径系统和环境系统：在科学研究时必须先确定研究对象，把一部分物质与其余物质分开，这种分离可以是实际的，也可以是想象的。所研究的那部分物质，即研究的对象就是系统。环境：系统以外但与之密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。系统的分类

根据系统和环境联系情况的不同分为三类（1）敞开系统（opensystem）：与环境有物质交换，有能量交换。（2）封闭系统（closedsystem）：与环境无物质交换，有能量交换。（3）隔离系统（isolatedsystem）：与环境无物质交换，无能量交换。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。状态和状态函数

1.概念状态：静止系统内部的状态，即热力学状态。状态函数：描述系统状态的宏观性质（如P，T，V，U，S，A，G等）。热力学用系统所有的性质描述它所处的状态。状态确定后，系统所有性质有确定值，性质随状态的确定而确定，是状态的函数。（2）状态函数的重要特征a.状态函数的值取决于状态，状态改变，状态函数值也改变状态函数的改变量=终态函数值－始态函数值b.状态函数的微变为全微分，全微分的积分与积分途径无关。2.广度量与强度量广度量：与系统中物质的量成正比关系,是系统中各部分该性质数值之和，具有加和性。强度量：与系统中物质的量无关；无加和性。3.平衡态系统处在平衡态需满足的条件：（1）内部处于热平衡，即系统有单一的温度，各部分的温度相同；（2）内部处于力平衡，即系统有单一的压力，各部分的压力相同；（3）内部处于相平衡，即系统内宏观上没有任何一种物质从一个相转移到另一个相，即各相的组成和数量不随时间而变；（4）内部处于化学平衡，即宏观上系统内的化学反应已经停止，系统的组成不随时间改变．说明：系统内若有绝热（刚性）壁将其隔开成两部分，则绝热（刚性）壁两侧温度（压力）的不同不再是确定系统是否处于热平衡的条件。过程和途径1.概念过程：系统从某一状态变化到另一状态的经历始态：过程前的状态末态：过程后的状态途径：实现一过程的具体步骤2.过程的分类(1)根据变化的类型分：单纯PVT变化、相变化和化学变化(2)根据过程进行的特定条件分：恒温过程恒压过程恒容过程绝热过程（系统和环境间无热交换）循环过程（系统从始态出发经一系列步骤后回到始态）Zn+CuSO4(水溶液)→Cu+ZnSO4(水溶液)3.状态函数法：利用状态函数变化只取决于系统始末态而与途径无关的方法，设计始末态间的途径求状态函数的变化。2.2热力学第一定律功热热力学能热力学第一定律功1.概念：当系统在广义力的作用下，产生了广义的位移时，就作了广义功。符号：W单位：JW0时，系统得到环境所作功；W0时，环境得到系统所作功。体积功：在一定的环境压力下，系统的体积发生变化而与环境交换的能量。非体积功：除体积功以外一切其他形式的功。如，电功、表面功。符号：2.体积功提醒：系统中有气相存在，系统体积明显变化时才计算体积功。对于凝聚态的各种变化，因体积功很小，常忽略不计。3.功不是状态函数（1）不能说系统某一状态有多少功，只能说过程的功是多少。过程的功只能表示为W，不能表示为?W。（2）同一始末态，途径不同，功的值也不同例题：始态T=300K，P1=150kPa的理想气体，n=2mol经下例两不同的途径等温膨胀到同样的末态，其P2=50kPa，求两途径的体积功。1）反抗50kPa的恒外压一次膨胀到末态；2）先反抗100kPa的恒外压膨胀到中间态，再反抗50kPa的恒外压膨胀到末态。热1.概念