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化学与环境科学学院
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第一章热力学第一定律
物理化学
第一章热力学第一定律
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第一章热力学第一定律
热力学是研究热和其他形式能量间相互转化的规律。其基础是热力学第一定律和热力学第二定律。
热力学第一定律 1850年,Joule提出,主要研究热和其他形式能量在变化过程中相互转化的守恒关系。
热力学第二定律 1848年和1850年分别由开尔文和克劳修斯建立,主要研究热和其他形式能量相互转化的方向性问题。
热力学在化学过程的应用,就形成了化学热力学,主要解决两大问题:
(1) 化学过程中能量转化的衡算
(2) 判断化学反应进行的方向和限度
热力学方法的局限性:
(1) 热力学研究的是宏观体系
(2) 仅表示反应的可能性
热力学第一定律
一体系与环境(system and surrounding)
在热力学中,为了明确讨论或研究的对象,常常将所研究的一部分物质或空间与其余的物质和空间分开,构成体系;与体系相联系的其他部分称为环境。
体系可以是实际存在的,也可以是想象的。体系与环境间的界面可以是真实的界面,也可以是虚构的界面。
§1-1 热力学基本概念
根据体系与环境的关系可将体系分为三种:
敞开体系(open system)
体系与环境间既有物质交换,又有能量交换;
封闭体系(closed system)
体系与环境间只有能量交换;
孤立体系(isolated system)
体系与环境既无物质交换也无能量交换。
一、体系与环境
举例:暖水瓶
一、体系与环境

体系处于某种状态,是指热力学平衡态,它同时要满足下列四种平衡:
(1) 机械平衡(mechanical equilibrium)
体系内部各处压力相等,同时与环境的压力相等。如果体系与环境被刚壁隔开,则可以不考虑环境的压力。
(2) 热平衡(thermal equilibrium)
体系内部各处温度相等。
二、体系的状态和性质
(3) 化学平衡(chemical equilibrium)
体系组成不随时间变化
(4) 相平衡(phase equilibrium)
各相组成不随时间变化。
上述平衡条件中任何一个得不到满足,则体系处于非平衡态。
体系的状态和性质
(1)广延性质(extensive properties)
也称容量性质其数值与体系中物质的量成正比,如:质量,体积,内能等。广延性质具有加和性。
(2) 强度性质(intensive properties)
其数值与体系中物质的量无关,如:温度、压力、密度等。强度性质不具有加和性。广延性质除以质量或物质的量就成为强度性质。
体系的状态和性质
2 广延性质和强度性质