文档介绍：第一章热力学第一定律
2017/11/10
热力学概论
热力学的研究对象:
研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及其转换过程中所遵循的规律;
研究各种物理变化和化学变化过程中所发生的能量效应;
研究化学变化的方向和限度。
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热力学的方法和局限性
热力学方法
研究对象是大数量分子的集合体,研究宏观性质,所得结论具有统计意义。
只考虑变化前后的净结果,不考虑物质的微观结构和反应机理。
能判断变化能否发生以及进行到什么程度,但不考虑变化所需要的时间。
局限性
不知道反应的机理、速率和微观性质,只讲可能性,不讲现实性。
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体系与环境
体系
在科学研究时必须先确定研究对象,把一部分物质与其余分开,这种分离可以是实际的,也可以是想象的。这种被划定的研究对象称为体系,亦称为物系或系统。
环境
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。
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体系分类
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,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。
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2017/11/10
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
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
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。
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热力学平衡态
当体系的诸性质不随时间而改变,则体系就处于热力学平衡态,它包括下列几个平衡:
热平衡
体系各部分温度相等。
力学平衡
体系各部的压力都相等,边界不再移动。如有刚壁存在,虽双方压力不等,但也能保持力学平衡。
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相平衡
多相共存时,各相的组成和数量不随时间而改变。
化学平衡
反应体系中各物的数量不再随时间而改变。
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状态函数
体系的一些性质,其数值仅取决于体系所处的状态,而与体系的历史无关;它的变化值仅取决于体系的始态和终态,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。
2017/11/10