第二章热力学第一定律第一节热力学基础

1、第二章第二章 热力学第一定律热力学第一定律及及其应用其应用第一节第一节 热力学基本概念热力学基本概念环境surroundings无物质交换封闭系统Closed system有能量交换一、系统与环境（1）系统（system）在研究过程中我们的研究对象就是系统。（2）环境（surrouding）除系统外其他作用于系统的一切称为环境。1.系统与环境的定义2. 系统分类系统系统能量交换能量交换物质交换物质交换敞开系统封闭系统隔离系统(孤立系统)经典热力学主要研究封闭系统不研究敞开系统 有时把系统和影响所及的环境一起作为孤立系统来考虑二、广度性质与强度性质l当一个物质的量与其数量成正比则这个性质称为广度

2、性质（广度量）其具有加和性l例如：物质的量 n, 体积为 V,等.l强度性质与系统中所含物质的数量无关且无加和性l例如：温度T、压强Pl一种广度性质与另一种广度性质的比值为强度性质，两种广度性质的加和一定为广度性质l例如：摩尔体积Vm=V/n 密度：=m/V三、热力学能量传递方式热和功1. 热（1）概念：因系统和环境间的温度差而引起的能量传递的 形式，成为热。以符号 Q 来表示。单位：J或KJ（2）Q 值有正有负表示系统能量的得失当系统从环境得到热量时，Q0当系统向环境释放能量时，Q0（3）系统得到多少热量，环境就失去多少热量 即：Qsy=Qsu三、热力学能量传递方式热和功2. 功（1）系统与

3、环境间存在压力差或其他力引起的能量传递形式，称为功。功以符号W表示。单位为J或KJ。（2）当系统从环境得到功时，W0 当系统对环境做功时， W0（3）功分为体积功和非体积功 体积功Wv是由系统和环境间压力差而引起的（系统膨胀Wv0，系统收缩Wv0） 非体积功用W表示，它包括体积功以外的所有功，如电功，摩擦功等。四、相和相变1. 相的概念：系统中物理性质与化学性质完全相同的均匀部分称为相。2. 相的物理意义：用来描述系统中物质存在的聚集形态。在同一相中，物质的物理性质及化学性质都是相同的，如NaCl水溶液。反之，只要物质的存在形式有任何一种物理性质或化学性质不同，它们便属于不同的相。如液相的水和

4、固相的冰（物性），水蒸气和苯蒸气（物性和化性）。四、相和相变3.相变化的概念：系统中同一种物质在不同相之间的转变即相变化。4.意义：物质从中聚集态转变为另一种聚集态相变化包括：液体的汽化气体的液化液体的凝固固体的融化固体的升华气体的凝华固体不同晶型间的转化/Pap/KTABCOfqPD273.16水的相图水冰水蒸气CT五、液体的正常沸点和标准沸点液水P如图，在一个抽空的密闭容器中装有部分某种纯物质的液体，在某一适当温度下，液体与其蒸汽可以达成一种动态平衡，即单位时间内由液体分子变为气体分子的数目与由气体分子转变为液体分子的数目相同，宏观上说即液体的蒸发速度与气体的凝结速度相同。人们把这种状态称

5、为气液平衡，将处于气液平衡时的气体称为饱和蒸饱和蒸汽汽。液体称为饱和液体饱和液体，饱和蒸汽所具有的压力称为饱和蒸气压饱和蒸气压与温度和物质本身的性质有关饱和蒸气压与温度和物质本身的性质有关五、液体的正常沸点和标准沸点水水乙醇乙醇苯苯t/20406080100100120P*/kpa2.3387.37619.91647.343101.325101.325198.54t/20406078.478.4100120P*/kpa5.67117.39546.008101.325101.325222048422.35t/20406080.180.1100120P*/kpa9.971224.41151.993

6、101.325101.325181.44308.11水、乙醇和苯在不同温度下的饱和蒸气压水、乙醇和苯在不同温度下的饱和蒸气压上表显示，饱和蒸气压随温度的升高而迅速增加，当饱和蒸气压与外界压力相等时，液体沸腾，此时相应的温度称为液体的沸点沸点。通常情况下，液体在正常压力（101.325 kpa）下的沸点称为正常沸点正常沸点。液体在标准压力（100kpa）下的沸点称为液体的标准沸点标准沸点。六、状态函数与过程函数 系统的一些性质，其数值仅取决于系统所处的状态，而与系统的历史无关；它的变化值仅取决于系统的始态和终态，而与变化的途径无关。具有这种特性的物理量称为状态函数 状态函数的特性可描述为： 异途

7、同归，值变相等； 周而复始，数值还原。 状态函数在数学上具有全微分的性质。状态函数的改变量状态函数的改变量= =系统终态的函数量值系统终态的函数量值系统始态的函数量值系统始态的函数量值六、状态函数与过程函数像热和功这样的函数它们的正负和大小是和过程直接相关的，即便系统的始态与终态完全相同，而当系统变化的途径不同时，其量值仍然是不同的。像这样的函数称为过程函数。七、系统的典型变化过程1.定温过程：过程中的始态、终态温度相等，且始态等于环境 的温度 T1 = T2 = Tsu 2.定压过程：过程中的始态、终态压力相等，且始态等于环境 的压力 P1 = P2 = Psu 3.定容过程：系统状态在变化

8、，但其体积保持恒定不点。V1 = V2 4.绝热过程：在系统状态变化的过程中，系统与环境间无热的 能量传递形式，Q=05.对抗恒外压过程：系统在体积膨胀过程中所对抗的环境压力Psu=常数。气体向真空膨胀无疑就是一个对抗恒外压的过程6.循环过程：系统经过多次变化后回到原来的始态。即系统的始态与终态完全相同。所以对于该过程的一切状态函数的改变值一定为0练习题1、下列叙述中不具状态函数特征的是：（ ）(A)系统状态确定后，状态函数的值也确定(B)系统变化时，状态函数的改变值只由系统的初终态决定(C)经循环过程，状态函数的值不变(D)状态函数均有加和性练习题2、如图，将CuSO4水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行电解，可以看作封闭体系的是