浙江科技大学：《物理化学》课程教学课件（打印版）第02章 热力学第一定律（1/5）

物理化学一第一章ZHEIANGUNIVERSITYOISCIENCE&TECHNOLOGYChap.2.热力学第一定律环境surroundings无物质交换封闭体系△U=Q+Wclosedsystem能量交换The First Law of ThermodymamicsZhang Li-qing2019/10/12

化学热力学的研究内容ZHEIANGUNIVERSTYOSCIENCE&TECHNOA+B→TM化学变化的方向与限度内容热力学第一定律，AU，H,O.W化学热力学热力学第二定律，AS,AG,4A大数量分子的集合体对象热力学第三定律，S.B特点局限1.只考虑变化前后的净1不知道反应机理、速率和微观性质不考虑微观结构与反应机理2.只讲可能性，不讲现实生2.能判断变化能否发生程度但不考虑变化所需的时间化学热力学是通过物质变化前后某些宏观性质的增量化学热力学来分析计算得到所需的结论3Zhang Li-qing2019/10/12

1.体系与环境ZHEIANGUNIVERSTYOSCIENCE&TECHNOLOGY体系（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环境surroundings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体系system为体系，亦称为物系或系统环境（surroundings)与体系密切相关、有相互作用体系与环境或影响所能及的部分称为环境Zhang Li-qing2019/10/12

体系分类ZHEIANGUNIVERSTYOSCIENCE&TECHNOLOGY根据体系与环境之间的关系，把体系分为三类：（1）开体系（opensystem）体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换环境surroundings物质交换散开体系opensystem能量交换故开体系5Zhang Li-qing2019/10/12

体系分类ZHEIANGUNIVERSTYOSCIENCE&TECHNOLOGY（2）封闭体系（closedsystem）体系与环境之间无物质交换，但有能量交换环境surroundings无物质交换封闭体系closedsystem能量交换封闭体系Zhang Li-qing2019/10/12

体系分类ZHEIANGUNIVERSITYOSCIENCE&TECHNOLOGY（3）孤立体系（isolatedsystem）体系与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为隔离体系。有时把封闭体系和体系影响所及的环境一起作为孤立体系来考虑。孤立体系isolated system环境大环境surroundings无物质交换无物质交换狐立体系isolatedsystem无能量交换无能量交换孤立体系（1）狐立体系（2）Zhang Li-qing2019/10/12

2.体系的性质ZHEIANGUNIVERSTSCIENCE&TECHN用宏观可测性质来描述体系的热力学状态，故这些性质又称为热力学变量。可分为两类：广度性质（extensiveproperties）又称为容量性质，它的数值与体系的物质的量成正比这种性质有加和性，如体积、质量、等强度性质（intensiveproperties）它的数值取决于体系自身的特点，与体系的数量无关不具有加和性，如温度、压力等指定了物质的量的容量性质即成为强度性质，如摩尔热容Zhang Li-qing2019/10/12

3.热力学平衡态ZHEIANGUNIVERSTYSCIENCE&TECHNOLOGY当体系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：（1）热平衡（thermalequilibrium）体系各部分温度相等（2）力学平衡（mechanicalequilibrium）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（3）相平衡（phaseequilibrium）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（chemicalequilibrium）反应体系中各物质的数量不再随时间而改变Zhang Li-qing2019/10/12

4.状态与状态函数ZHFILANGUNIVERSICNCE&TECHa.状态热力学用系统的性质来描述它所处的状态b.状态函数体系的一些性质，其数值仅取决于体系所处的状态，而与体系的历史无关；它的变化值仅取决于体系的始态和终态，而与变化的途径无关。具有这种特性的物理量称为状态函数（statefunction）。状态函数的特性可描述为：异途同归，值变相等：周而复始，数值还原R状态函数在数学上具有全微分的性质10Zhang Li-qing2019/10/12

状态方程ZHEIANGUNIVERSTYOSCIE体系状态函数之间的定量关系式称为状态方程（stateequation）。对于一定量的单组分均匀体系，状态函数Tp,V之间有一定量的联系。经验证明，只有两个是独立的，它们的函数关系可表示为：T=f (p,V)p=f (TV)V=f (p,T)例如，理想气体的状态方程可表示为：pV=nRT11ZhangLi-qing2019/10/12