热力学基本概念

单击此处编辑母版标题样式目录,第一定律,第二节 热力学基本概念,系统（,System,）研究对象称为系统,也称体系。,环境（,surroundings,）,与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。,一、系统与环境,根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：,（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。,一、系统与环境,（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。,一、系统与环境,（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,。,热力学上有时把系统和环境加在一起的总体看成是孤立系统,。,一、系统与环境,广度性质（,extensive properties,）,性质的数值与系统的物质的数量成正比，如,V,、,m,、,熵等。这种性质具有加和性。,强度性质（,intensive properties,）,性质的数值与系统中物质的数量无关，不具有加和性，如温度、压力等。,系统的性质决定系统状态的物理量,二、系统的性质,系统的广度性质与强度性质之间有如下关系：,广度性质(体积,V,)强度性质(密度,d,)=广度性质(质量,m,),二、系统的性质,当系统的诸性质不随时间而改变，则系统就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：,（1）热平衡（,thermal equilibrium,）,系统各部分温度相等。,（2）力学平衡（,mechanical equilibrium,）,系统各部的压力都相等。,三、热力学平衡态,（3）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。,（4）化学平衡（,chemical equilibrium,）,反应系统中各物的数量不再随时间而改变。,状态系统的状态是系统一切性质的综合表现,系统的性质是彼此相互关联的，只要用系统的几个独立的性质就能完全描述系统的状态。,实践表明：对于含有,n,种物质的的均相封闭系统的定态，只要指定,n,+2 种系统的性质，系统的状态也就完全确定了。通常采用温度、压力和诸种物质的量。,四、状态函数与状态方程,1.,状态函数热力学性质称为系统的状态函数。,它具有以下特点：,（1）状态函数是状态的单一函数。,（2）系统的状态发生变化，状态函数的变化值取决于系统始、终态。与所经历的途径无关。,（3）状态函数的微小变化，在数学上是全微分。,（4）,不同状态函数的集合（和、差、积、商）也是状态函数。,四、状态函数与状态方程,例如，设某状态函数为,x,则：,即：,A,B,x,B,x,A,异途同归,值变相等,四、状态函数与状态方程,A,B,x,B,x,A,循环过程：,周而复始,值变为零,四、状态函数与状态方程,2. 状态方程状态函数之间的定量关系式称为状态方程。,例如：某理想气体的封闭系统，其状态方程为：,pV = n RT,四、状态函数与状态方程,1.过程状态所发生的一切变化称为过程。,2.途径完成某一状态变化所经历的具体步骤称为途径。由同一始态到同一终态的不同方式称为不同的途径。,五、过程与途径,热和功是能量传递或交换的两种形式：,1、热（,heat,）- 系统质点的无序运动而传递的能量称为热，用符号,Q,表示。,Q,的取号：,体系吸热，,Q,0；,体系放热，,Q,0,。,2、功（,work,）-系统,质点的有序运动,与环境之间传递能量都称为功，用符号,W,表示。,系统对环境作功，,W,0,六、热和功,功的种类,:,广义力,广义位移,说明,体积功,压力,p,体积d,V,最 普遍存在,机械功,力,F,位移d,l,统称,非体积功,W,电功,电势,E,电荷d,Q,界面功,界面张力,界面积d,A,在化学热力学中，将功分为两种，即体积功（,W,）和非体积功（,W,）,；经常遇到的是体积功。,六、热和功,再见！,