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1、第二章热力学第一定律§2.1热力学基本概念§2.2热力学第一定律§2.3可逆过程与最大功§2.4热与过程§2.5理想气体的热力学§2.6相变焓§2.7化学反应热§2-1热力学基本概念1、系统与环境系统：被研究的那部分物质或空间。环境：系统边界以外与之相关的那部分物质或空间。系统孤立系统（隔离系统）：系统与环境之间无物质和能量的交换。封闭系统：系统与环境之间无物质交换，有能量交换。敞开系统：系统与环境之间既有物质交换又有能量交换。封闭系统是热力学研究的基础,一般除特殊注明外均为封闭系统。绝对的孤立系统是不存在
2、的理想情况，是人为的抽象。(1)封闭系统+环境→孤立系统(2)绝热、恒容且无非体积功的封闭系统即为孤立系统。2、系统的性质定义：用以确定系统状态的各种宏观物理量称为系统的性质(状态性质、宏观性质、热力学性质)。例：p、V、T、ρ、κ等，有的性质可直接通过实验测定，有的不能通过实验直接测定。系统性质根据与物质的量的关系分为两类:性质广延性质：数值与系统物质的量成正比，具有加和性。例：V,n,U,m强度性质：数值与系统物质的量无关，无加和性。例：p,T,Vm3、相定义：系统中物理性质和化学性质完全相同而与其它部
3、分没有明显界面分隔开来的任何均匀部分。单相系统：只含一个相的系统，又称为均相系统。多相系统：含两个相以上的系统，又称为非均相系统。4、状态和状态函数（1）状态:系统的状态是系统所有性质(物理性质、化学性质)的综合表现。系统状态与性质之间存在单值对应关系。通常变化前的状态称为始态,变化后的状态称为终态或末态。注意:描述状态不需要罗列系统全部性质，只要确定其中几个独立变化的性质即可。一定量的单组分均匀系统：两个独立变化的性质确定状态。(2)状态函数:因为性质与系统存在着单值对应关系,所以热力学性质又称作状态函数
4、。特点：a.状态函数的增量只与系统的始、末态有关,而和具体的变化历程无关。---热力学研究中采用的一种重要的状态函数研究方法的基础。始态Ⅰ，XⅠ终态Ⅱ，XⅡαβ中间态Ⅰ′，XⅠ′γα:ΔX=XⅡ-XⅠβ:ΔX=XⅡ-XⅠγ:ΔX=(XⅡ-XⅠ′)+(XⅠ′-X1)=XⅡ-XⅠδδ:ΔX=XⅠ-XⅠ=0△p=p2-p1△V=V2-V1△T=T2-T1状态函数的增量=系统终态的函数值-系统始态的函数值b.系统状态的微小变化所引起的状态函数的微小变化可以用全微分表示,并且是可以积分的。如封闭系统一定量某理想气体的
5、体积是温度压力的函数,即V=f(T,p)则体积的微分可写成:dV=由状态1变到状态2的体积改变量为:ΔV=状态函数沿闭合回路的积分为零:∮dV=0状态性质的特点总结：(1)单值性。系统状态一定，各状态性质一定。(2)异途同归，值变相等。状态性质的变量只与始终态有关，与途径无关。(3)周而复始，值变为零。(4)数值可连续变化，数学上有全微分。5、过程和途径（1）过程：系统状态变化的经过。完整描述一个过程应指明始、末态及变化的具体历程。（2）途径：系统状态变化的具体历程(具体步骤)系统的变化过程分为:pVT变化
6、;相变化;化学变化几种主要的pVT变化过程:（1）恒温过程：T1=T2=Tamb（2）恒压过程：p1=p2=pamb（3）恒容过程：在整个过程中，系统的体积保持不变。（4）恒外压过程：pamb=常数（5）自由膨胀过程：pamb=0（6）绝热过程：Q=0（7）循环过程：所有状态函数的增量为零。系统处于热力学平衡时，系统与环境之间没有任何物质和能量交换，系统中各个状态性质均不随时间而变化。（1）热平衡；（2）力平衡；（3）化学平衡；（4）相平衡；6、热力学平衡态7、状态方程状态方程：系统处于热力学平衡状态时，系
7、统状态函数之间的关系。状态方程一般从实验中得出。例：单组分均相系统，有V=f(p,T,n)若物质的量一定，则V=f(p,T)多组分均相系统，V=f(p,T,n1,n2,…)（1）理想气体的状态方程pV=nRTpVm=RT（2）真实气体状态方程—范德华方程（3）混合理想气体的道尔顿分压定律piV=niRTpi/p=ni/n=yipi=pyipV=nRT8、偏微分和全微分在描述系统状态变化中的应用以V=f(T,p)为例：dV=偏微分是在p不变时改变T,V对T的变化率是在T不变时改变p,V对p的变化率全微分dV是
8、当系统的p改变dp,T改变dT时所引起的V的变化值的总和。9、相变化过程、饱和蒸汽压及临界参量系统的稳定聚集态是气态、液态或某种晶态。固体及液体共同点是压缩性很小，因此固态及液态统称为凝聚相；气体与液体的共同点是具有流动性，因此称为流体相。（1）相变化过程是指系统中发生的聚集态的变化过程。（2）液体的饱和蒸汽压液体蒸发的速度和气体凝结的速度相等时的蒸气压力。即一定温度下，液体与蒸汽达到两相平衡时的气相压力。p＝p
