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1、2023/3/13,1,一、热力学基本概念,1、系统和环境,系统：,环境：,系统分为三类：,2023/3/13,2,2、系统的宏观性质,热力学系统是大量分子、原子、离子等微观粒子组成的宏观集合体。这个集合体所表现出来的集体行为，如p，V，T，U，H，S，A，G 等叫热力学系统的宏观性质。,分为两类：,强度性质系统的性质参数数值与物质的量无关，不具有加和性。如：p,T 等 广度性质系统的性质参数数值与物质的量成正比，有加和性，如：V,S,U,H,G 等,2023/3/13,3,3、相的定义,系统中物理性质及化学性质均匀的部分。均相系统；非均相系统,4、系统的状态和状态函数,系统的状态是指系统所处
2、的样子。系统的宏观性质称为系统的状态函数。当系统的状态变化时，状态函数的改变量只决定于系统的始态和终态，而与变化的过程或途径无关。,2023/3/13,4,6、系统的变化过程与途径,系统的变化过程分pVT变化过程，相变化过程，化学变化过程,可逆过程的特点：,(i)在整个过程中系统内部无限接近于平衡；(ii)在整个过程中，系统与环境的相互作用无限接近于平衡，因此过程进展无限缓慢；环境的温度、压力与系统的温度、压力相差甚微，可看做相等；(iii)系统和环境能够由终态沿着原来的途径从相反方向步步回复，直到都恢复到原来状态。,可逆过程,物系内部与环境间在无限接近于平衡时所进行的过程,2023/3/13
3、,5,(v)循环过程：始态末态，所有状态函数的改变量 均为零；(vi)对抗恒外压过程：pamb=Const.(vii)自由膨胀过程：向真空膨胀，W=0,、几种主要的pVT变化过程,(i)恒温过程：(ii)恒压过程：(iii)恒容过程：(iv)绝热过程：,2023/3/13,6,相变化过程是指系统中发生的聚集态的变化过程。如液体的汽化、气体的液化、液体的凝固、固体的熔化、固体的升华、气体的凝华以及固体的不同晶型间的转化等。,、相变化过程,、化学变化过程与反应进度,2023/3/13,7,二、主要公式及使用条件,1、热力学第一定律的数学表示式,2、焓的定义,3、焓变,2023/3/13,8,4、热
4、力学能(又称内能)变,适用于理想气体单纯pVT变化的一切过程。,5、恒容热和恒压热,2023/3/13,9,、摩尔定压热容和摩尔定容热容,分别适用于无相变变化、无化学变化、非体积功为零的恒压和恒容过程。,6、热容的定义式,、定压热容和定容热容,2023/3/13,10,7、体积功,、定义式,或,适用于Cv,m为常数的过程。,2023/3/13,11,8、理想气体可逆绝热过程方程,上式中，称为热容比，适用于Cv,m为常数，理想气体可逆绝热过程pVT的计算。,9、标准摩尔反应焓,式中 及 分别为相态为的物质B的标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓。上式适用于=1 mol，在标准状态下的反应。,2023/
5、3/13,12,理想气体,实际气体,12、节流膨胀系数的定义式,又称为焦耳-汤姆逊系数。,Hf(T.p),节流膨胀过程为等焓过程。,2023/3/13,13,练习题1、1mol 0、101.325kPa,的单原子理 想气体经一个可逆过程，体积增加一倍，H=2092J,Q=1674J。（1）计算终态的温度、压力、U和W。（2）若气体经过等温和等容的两步可逆变化过程 达到上述终态，计算H、U、Q和W。,2023/3/13,14,解：（1）理想气体单纯pVT变化的过程,2023/3/13,15,（2）同样的始态与终态，状态函数值相同,第二步为等容过程，所以V32V0,第一步为等温过程，对理气：,理想气体等容可逆过程：,2023/3/13,16,终态的温度：,终态的体积：,
