热力学第一定律 课件_热力学第一定律发现者_物理学热力学第一定律(10)

? 掌握热力学第一定律文字表述和数学表达式。 ? 理解功、热、热力学能、焓、热容、摩尔相变焓、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓等概念。 ? 掌握热力学第一定律在纯 p V T 变化、在相变化及化学变化中的应用，掌握计算各种过程的功、热、热力学能变、焓变的方法。 研究宏观系统的热与其他形式能量之间的相互转换关系及其转换过程中所遵循的规律； 热力学共有四个基本定律：第零、第一、第二、第三定律，都是人类经验的总结。第一、第二定律是热力学的主要基础。 化学热力学是用热力学基本原理研究化学现象和相关的物理现象 一、热力学的基本内容 根据第一定律计算变化过程中的能量变化，根据第二定律判断变化的方向和限度。 二、热力学方法和局限性 热力学方法是一种演绎的方法，结合经验所得的基本定律进行演绎推理，指明宏观对象的性质、变化方向和限度。 只考虑平衡问题，考虑变化前后的净结果，但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。 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。 局限性 不知道反应的机理和反应速率 不研究系统的宏观性质与微观结构之间的关系 可以指出进行实验和改进工作的方向，讨论变化的可能性，但无法指出如何将可能性变为现实的方法和途径 系统（System） 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。

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。 环境 系统 系统与环境 一、系统与环境 这种被划定的研究对象称为系统，亦称为体系或物系。 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） 环境 有物质交换 敞开系统 有能量交换 系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换 1、系统的分类 经典热力学不研究敞开系统 （2）封闭系统（closed system） 环境 无物质交换 有能量交换 系统与环境之间无物质交换，但有能量交换 经典热力学主要研究封闭系统 封闭系统 （3）隔离系统（isolated system） 系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为孤立系统。 环境 无物质交换 无能量交换 隔离系统 1 （3）隔离系统（isolated system） 大环境 无物质交换 无能量交换 有时把系统和影响所及的环境一起作为孤立系统来考虑。 孤立系统 2 用宏观可测性质来描述系统的热力学状态，故这些性质又称为热力学变量。可分为两类： 广度性质（extensive properties） 强度性质（intensive properties） 2、系统的性质 又称为容量性质，它的数值与系统的物质的量成正比，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。 它的数值取决于系统自身的特点，与系统的数量无关，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，或两个容量性质相除得强度性质。 a 广度性质具有部分加和性，强度性质无部分加和性。 V总 V1 + V2 p总≠p1+ p2 b 广度性质是系统所含物质量的一次齐函数，强度性质是零次齐函数。热力学第一定律 课件 c 两个广度性质相除，所得为强度性质 如：m / V ρ V / n Vm p1,V1 p2 , V2 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，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 二、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 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； 状态函数的特性可描述为： 异途同归，值变相等； 状态函数在数学上具有全微分的性质。