《物理化学》课程教学资源：第二章 热力学第一定律

热力学第一定律

热力学第一定律

§21热力学基本概念 1.系统和环境 系统所研究的那部分物质,即所研究的 对象。 特点根据研究的需要,人为规定的,有 相对任意性,在研究问题的始终一 旦确定下来,不能再有变化。 环境:即系统的环境,是系统以外与之 相联系的那部分物质

§2.1 热力学基本概念 1.系统和环境 系统：所研究的那部分物质，即所研究的 对象。 特点：根据研究的需要，人为规定的，有 相对任意性，在研究问题的始终一 旦确定下来，不能再有变化。 环境：即系统的环境，是系统以外与之 相联系的那部分物质

系统 物质 能量 环境 1敞开系统一能量物质 系统:2封闭系统一能量物质⑧ 3隔离系统一能量⑧物质⑧ 其中封闭系统与环境既 有一定的联系,但又比 较简单,所以它是热力 学研究的基础

系统 环境 物质 能量 1.敞开系统 2.封闭系统 3.隔离系统 系统： 能量 物质 能量 物质 能量 物质 其中封闭系统与环境既 有一定的联系，但 又比 较简单，所以它是热力 学研究的基础

2.状态和状态函数 (1)状态和状态函数 状态:系统所有的性质 即物理和化学性质的总和。 噩状态函数:描述系统状态的热力学 宏观性质又称为~ 两者关系 对应关系

2. 状态和状态函数 （1）状态和状态函数 状态：系统所有的性质— 即物理和化学性质的总和。 状态函数： 描述系统状态的热力学 宏观性质又称为 ~ 。 两者关系： 一一对应关系

纯物质单相系统,只需两个独立改变 的性质,就可确定系统的状态。 如性质x为两个独立变量,则系统 的其它性质X就是这两个变量的函数, 即X=(xn) 常选用T、p,若状态确定后,其他性 质如v就有确定值,VfT);若为理 想气体,V=nRT/p

纯物质单相系统，只需两个独立改变 的性质，就可确定系统的状态。 如性质x,y为两个独立变量，则系统 的其它性质X 就是这两个变量的函数， 即X=f(x,y). 常选用T、p ，若状态确定后，其他性 质如V 就有确定值， V =f(T,p)；若为理 想气体，V = nRT／p

状态函数基本性质: A:状态函数的增量只与系统的始末态 有关,与变化的具体历程无关。 始态1(7,历程147=T-T 未态2(T2) 中间态(T3) 历程2团ET=(T1-T)+(T1-T)=T2-T

始态1(T1 ) 历程1： 2 1 2 1 T = T −T 末态2(T2 ) 历程2： 中间态（T3） 3 1 2 3 2 1 2 1 T = (T −T ) + (T −T ) = T −T  状态函数基本性质： A：状态函数的增量只与系统的始末态 有关，与变化的具体历程无关

B:系统状态的微小变化引起的状态 函数的变化可以用全微分表示 如:、dT 全微分的积分与积分途径无关,即 △X=x=X2X1 全微分为偏微分之和 如V=f(T,p),则 dv=(av /a)dT+(av/oprdp “状态函数变化只取决于始未态而与 途径无关”的方法称为状态函数

“状态函数变化只取决于始末态而与 途径无关”的方法称为状态函数 法。。 B：系统状态的微小变化引起的状态 函数的变化可以用全微分表示 如：dp、dT • • • 全微分的积分与积分途径无关，即 X =∫ dX = X2－X1 全微分为偏微分之和： 如 V = f ( T, p), 则 dV = (V / T)pdT + (V / p)Tdp X2 X1

(2)广度量和强度量 区分依据根据性质与数量之向关系。 广度量:凡性质与物质的数量成正比 的称为广度量或广度性质。 广度量具有加和性。 如:体积物质的量n、质量m 强度量:凡性质与物质的数量无关 的称为强度量或强度性质。 强度量不具有加和性。 如:压力P、温度T、组成C

（2）广度量和强度量 区分依据：根据性质与数量之间关系。 广度量： 凡性质与物质的数量成正比 的称为广度量或广度性质。 广度量具有加和性。 如：体积V、 物质的量n、 质量m • • • 强度量： 凡性质与物质的数量无关 的称为强度量或强度性质。 强度量不具有加和性。 如：压力P、 温度T、 组成C • • •

广度量与广度量之比是强度量。 如:摩尔体积V(Vm),偏摩尔内能 (3)平衡态 定义:指在一定条件下,系统中各个相 的宏观性质不随时间变化,且将 系统与其环境隔离,系统的性质 仍不改变的状态。 平衡状态时,各种状态函数才具有 唯一值

 广度量与广度量之比是强度量。 如：摩尔体积Vm(V/n)， 偏摩尔内能 • • • （3） 平衡态 定义：指在一定条件下，系统中各个相 的宏观性质不随时间变化，且将 系统与其环境隔离，系统的性质 仍不改变的状态。 平衡状态时，各种状态函数才具有 唯一值

平衡态满足4个条件 A:系统內部处于热平衡,有单一的温度 B:系统内部处于力平衡,有单一的压力 C:系统内部处于相平衡,无相转移 D:系统内部处于化学平衡,无化学反应 3.过程和途径 过程:系统从某一状态变化到另一状态 的经历。 途径將实现某一过程的具体步骤称途径

平衡态满足4个条件： A：系统内部处于热平衡，有单一的温度 B：系统内部处于力平衡，有单一的压力 C：系统内部处于相平衡，无相转移； 3. 过程和途径 过程：系统从某一状态变化到另一状态 的经历。 途径：将实现某一过程的具体步骤称途径 D：系统内部处于化学平衡，无化学反应