文档介绍：第二章热力学第一定律
能力守恒定律
第一节基本概念
系统和环境
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系统,亦称为物系或体系。
与系统相对应的,系统之外与系统密切相关的部分称为环境。

例如:选择水作为研究对象,称为体系,把与体系密切相关、有相互作用或影响所能及的烧杯和周围空气等称为环境。体系与环境之间有界面隔开,这个界面可以是实际存在的,如烧杯,气体与水的界面;也可以是想象的。
系统分类
根据系统与环境之间的关系,把体系分为三类:
(1)敞开系统(open system)
系统与环境之间既有物质交换,又有能量交换。
(2)封闭系统(closed system)
系统与环境之间无物质交换,但有能量交换。
(3)孤立系统(isolated system)
系统与环境之间既无物质交换,又无能量交换,故又称为隔离系统。有时把封闭体系和体系影响所及的环境一起作为孤立系统来考虑。
状态和状态函数
性质:描述系统状态的宏观物理量(如温度、压力、体积、质量)称为系统的热力学性质,简称性质。
性质分为强度性质和广延性质。
强度性质:数值与系统物质的量无关的性质;不具有加和性,如温度、压力、密度。
广延性质:数值与系统物质的量有关的性质;具有加和性,如体积、质量、热力学能。
两个广延性质的比值为一强度性质,如气体的质量(广延性质)与气体的体积(广延性质)的比值为气体的密度(强度性质)。
状态:系统所有性质的综合表现。
状态函数:系统的热力学性质。
状态确定,系统的性质就有确定的数值,状态函数是状态的单值函数。
状态函数的特征
(1)系统的状态确定后,所有状态函数的具有确定值。
(2)状态函数的变化值只与系统的始态和终态有关,而与变化所经历的具体步骤无关。
状态函数的微小变化量是全微分。
热力学标准态
一些热力学函数的绝对值无法测量,能测量的只是当系统的温度压力和组成等发生变化的时,这些热力学函数的改变值。所以需要确定一个用于比较的相对标准,热力学标准态。
液体(固体)的标准态:
气体的标准态:
热力学平衡态
当系统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(thermal equilibrium) 体系各部分温度相等。
力学平衡(mechanical equilibrium)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。
相平衡(phase equilibrium)多相共存时,各相的组成和数量不随时间而改变。
化学平衡(chemical equilibrium )反应体系中各物的数量不再随时间而改变。
过程和途径
过程:在一定的环境条件下,系统的状态所发生的一切变化称为热力学过程。
途径:实现过程的具体步骤称为途径。
典型的过程
恒温过程:系统始态和终态温度相同,并等于环境温度且恒定的过程为恒温过程。
恒压过程:系统始态和终态压力相同,并等于环境压力且恒定的过程为恒压过程。
恒容过程:系统的体积始终保持不变。
绝热过程:系统与环境无热交换的过程。
循环过程:系统从某一状态出发经过一系列的变化后有回到原来的状态的过程称为循环过程。
可逆过程:体系经过某一过程从状态(1)变到状态(2)之后,如果能使体系和环境都恢复到原来的状态而未留下任何永久性的变化,则该过程称为热力学可逆过程。否则为不可逆过程。只是一个理想过程,自然界并不存在。