热力学基本定律(5)

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1、第一篇化学热力学化学热力学是物理化学最重要的传统学科之一，它提供了一套完整的理论、方法来描述系统的状态和变化，主要回答：（1）状态的描述(2)状态变化的方向及限度、能量效应AB(1)（1）（2）www.themegallery.com1.1热力学基本概念1.2热力学第一定律与内能、焓、功、热1.3气体系统典型过程分析与可逆过程、热机效率1.4热力学第二定律与熵、熵判据1.5熵变的计算与应用：典型可逆过程和可逆途径的设计第一章热力学基本定律1.6自由能函数与自由能判据:普遍规律与具体条件的结合1.7封闭系统热力学函数间的关系:4个基本方程1.8自由能函数改变值的计算及应用:可逆途径

2、的设计www.themegallery.com§1.1热力学基本概念一、系统与系统的性质1、系统与环境⑴系统：把一部分物质、空间与其余的分开，这样划定的研究对象称为系统。⑵环境：系统之外与系统密切相关的部分称为环境。www.themegallery.com注意：①、根据需要人为划定系统和环境：系统可以是固态、液态、气态，也可以是相或多相，单组分或多组分。环境通常指能与系统发生能量交换及对系统施加干扰的部分。②、区分系统与环境的界面（系统与环境的边界）可以是真实的，也可以是假想的；可以是静止的，也可以是运动的。www.themegallery.com空气、水蒸气杯子加热器水例如：w

3、ww.themegallery.com根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：①敞开系统（opensystem）环境有物质交换敞开系统有能量交换系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换（3）系统的分类经典热力学不研究敞开系统www.themegallery.com（2）封闭系统（closedsystem）环境无物质交换有能量交换系统与环境之间无物质交换，但有能量交换。经典热力学主要研究封闭系统封闭系统www.themegallery.com（3）隔离系统（isolatedsystem）系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为孤立系统。环境无物质交换无能量交换隔离系统(

4、1)www.themegallery.com2．系统的性质系统的性质指用来描述系统状态的物理量，如T、p、V、m、U等。按与物质的量之间的关系，分为：广度性质（又称容量性质）：它的数值与体系的物质的量成正比，如体积、质量、熵等。特点：具有加和性。强度性质：它的数值取决于体系自的特点，如温度、压力、密度等。特点：不具有加和性。联系：广度性质/总物质的量=强度性质www.themegallery.com3.相系统中物理性质和化学性质完全均匀的部分称为相。一般气相是单相，液相是可以多相共存，固相可以多相共存。www.themegallery.comThemeGalleryisaDesi

5、gnDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.二、系统的状态1、热力学平衡态(1)热平衡：Tα=Tβ=Tγ=Tδ=···=T环境(2)力学平衡:pα=pβ=pγ=pδ=···=p外界(3)相平衡:各相的组成不随时间变化(4)化学平衡:系统的组成不随时间而改变2、稳态或定态稳态或定态是相对于暂态而言的。www.themegallery.com三、状态函数1.状态函数定义：由系统状态所确定的宏观性质称为状态函数。特点：① 系统的状态确定，其状态函数的值也确定，且是状态的单值函数；②状态函数具有全微分的性质。www.the

6、megallery.com例如：Z=f(T，p)状态函数的改变值可表示为：③异途同归，值变相状态1(Z1，T1，p1)状态2(Z2，T2，p2)ΔZ1=ΔZ2④周而复始，数值还原∮dZ=0www.themegallery.com描述系统状态函数之间的定量关系式称为状态方程。对于一定量的单组分均匀系统，状态函数p,V，T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：2.状态方程（equationofstate）www.themegallery.com例如，理想气体的状态方程可表示为：对于多组分系统，系统的状态还与组成有关，如：www.themegaller

7、y.com1.过程(process)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。2.途径(path)四、过程和途径www.themegallery.com（1）等温过程（2）等压过程（3）等容过程（4）绝热过程常见的变化过程有：www.themegallery.com理想气体273K，10P理想气体273K，P途径IP外=P理想气体，273K，5PP外=5P途径IIP外=P途径IIIP外=P-dPwww.th