饱和蒸汽湿饱和蒸汽干饱和蒸汽和过热蒸汽的定义

饱和蒸汽湿饱和蒸汽干饱和蒸汽和过热蒸汽的定义当液体在有限的密闭空间中蒸发时，液体分子通过液面进入上面空间，成为蒸汽分子。

由于蒸汽分子处于紊乱的热运动之中，它们相互碰撞，并和容器壁以及液面发生碰撞，在和液面碰撞时，有的分子则被液体分子所吸引，而重新返回液体中成为液体分子。

开始蒸发时，进入空间的分子数目多于返回液体中分子的数目，随着蒸发的继续进行，空间蒸汽分子的密度不断增大，因而返回液体中的分子数目也增多。

当单位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时，则蒸发与凝结处于动平衡状态，这时虽然蒸发和凝结仍在进行，但空间中蒸汽分子的密度不再增大，此时的状态称为饱和状态。

在饱和状态下的液体称为饱和液体，其对应的蒸汽是饱和蒸汽，但最初只是湿饱和蒸汽，待蒸汽中的水分完全蒸发后才是干饱和蒸汽。

蒸汽从不饱和到湿饱和再到干饱和的过程温度是不增加的，干饱和之后继续加热则温度会上升，成为过热蒸汽。

3过热蒸汽密度表单位:ρ=Kg/m
t? P
MPa 150 190 230 270 310 350 390 430 470 510 0.10 0.5164 0.4707
0.4323 0.4001 0.3724 0.3484 0.3272 0.3086 0.2919 0.2769 0.15 0.7781
0.7079 0.6500 0.6010 0.5594 0.5230 0.4912 0.4631 0.4381 0.4156 0.20
1.0423 0.9466 0.8684 0.8027 0.7465 0.6980 0.6553 0.6178 0.5842 0.5541 0.25 1.3089 1.1869 1.0849 1.0048 0.9343 0.8732 0.8198 0.7726 0.7316
0.6925 0.30 1.5783 1.4287 1.3079 1.2077 1.1224 1.0488 0.9845 0.9277
0.8856 0.8320 0.40 2.1237 1.9166 1.7513 1.6152 1.5000 1.4010 1.3144
1.2377 1.1708 1.1102 0.50
2.6658 2.4121 2.1992 2.0255 1.8802 1.7545
1.6456 1.5498 1.4648 1.3888 0.80 4.3966 3.9372 3.5655 3.2718 3.0283
2.8227 2.6440 2.4884 2.3500 2.2274 1.10 6.1313 5.5342 4.9719 4.5445
4.1943 3.9030 3.6512 3.4335 3.2402 3.0690 1.40 7.8785 7.1540 6.4288
5.8437 5.3794 4.9945 4.6673 4.3857 4.3496 3.9157 1.70 9.8464 9.2473
7.9352 7.1713 6.5815 6.0998 5.6936 5.3441 5.0374 4.7665 2.00 11.6295 10.5676 9.5054 8.5350 7.8061 7.2186 6.7260 6.3090 5.9419 5.6204 2.50 15.1890 13.7150 12.2406 10.8794 9.8888 9.1139 8.4750 7.9332 7.4632
7.0515 3.00 18.4168 16.7243 15.0367 13.3377 11.9979 11.0494 10.2493
9.5775 8.9991 8.4945 3.50 22.7008 20.4427 18.2266 15.9243 14.2565
13.0286 12.0528 11.2425 10.5512 9.9499 4.00 27.164 24.3303 21.4954
18.6603 16.5527 15.0539 13.8862 12.9991 12.1835 11.4169 4.50 30.3852 27.4475 24.5096 21.5717 18.9333 17.1279 15.7527 14.6679 13.7009 12.8950 5.00 35.4243 31.8342 28.2433 24.6532 21.4221 19.2627 17.6565 16.3719 15.3017 14.3859 6.00 43.8954 39.5988 35.3020 31.0062 26.7091 23.7006 21.5629 19.9062 18.5495 17.4029
在蒸发工艺中需要将过热的生蒸汽转化成饱和蒸汽，主要是出于什么考虑, 饱和蒸汽在输送过程中由于散热，变成凝结水，蒸汽，气液两相易引起管道振动。

另外工艺上要求需过热蒸汽。

蒸发工艺中，将过热蒸汽通过减温器变成饱和蒸汽使用，
好处有
1、饱和蒸汽传热系数高，饱和蒸汽直接冷凝过程中，传热系数比过热蒸汽通过“过热—传热—降温—饱和—冷凝”的传热系数高出很多，
2、饱和蒸汽由于温度低，对设备的运转也有很多好处。

饱和蒸汽传热系数高，节约蒸汽，对于降低蒸汽消耗很有利，一般化工生产用换热蒸汽都使用饱和蒸汽。

过热蒸汽有其本身的应用领域，如用在发电机组的透平，通过喷嘴至电机，推动电机转动。

但是过热蒸汽很少用于工业制程的热量传递过程，这是因为过热蒸汽在冷凝释放蒸发焓之前必须先冷却到饱和温度，很显然，与饱和蒸汽的蒸发焓相比，过热蒸汽冷却到饱和温度释放的热量是很小的，从而会降低工艺制程设备的性能。

虽然很多人都说减温可以节约蒸汽，我以前也是这样认为，但现在仔细想，并不能节约蒸汽。

一般减温使用冷凝水进行降温，如果1t的过热蒸汽需要0.5t的冷凝水，变成1.5t的饱和蒸汽用于换热器加热，其放出的热和1t的过热蒸汽相当或者小于，所以并不能降温。

好像利用蒸汽加热时更需要的是它的潜热，因为潜热是大能量，而显热是不需要的，过热不稳定，温度高要求高，条件苛刻，给生产带来更大的投资，所以加热用饱和蒸汽～
一般减温使用冷凝水进行降温，如果1t的过热蒸汽需要0.5t的冷凝水，变成1.5t的饱和蒸汽用于换热器加热，其放出的热和1t的过 ...
你并没有考虑饱和蒸汽换热时可以放出潜热。

一般减温使用冷凝水进行降温，如果1t的过热蒸汽需要0.5t的冷凝水，变成1.5t的饱和蒸汽用于换热器加热，其放出的热和1t的过 ...
这个并不能这样计算
过热蒸汽通入水中，自然就可以产生饱和蒸汽。

我们车间用的原始蒸汽就是过热蒸汽3.8Mpa，在车间以后陆续就变为饱和蒸汽
2.4mpa，2.0mpa，0.9mpa，0.4mpa，0.28mpa，和0.17mpa，这些都是过热蒸汽
3.8Mpa原始的，在使用的过程中基本没有浪费的啦～
生产中最重要的是蒸汽温度的稳定我认为最重要的原因是温度稳定，蒸汽稳定是有利于加热的控制，因为在加热面积己定的情况下，传热主要取决于蒸汽与温度的温度差，而过热蒸汽的温度难以稳定，不利于加热的控制，而楼上所说的传热系数则应差别不大。

前段时间我们也对电厂送来的蒸汽温度是过热蒸汽而头痛，
0.8Mpa的过热蒸汽，温度低的为190?，高的达到330?，造成精馏塔的蒸发量随着蒸汽的温度而大幅波动，影响了精馏塔的正常控制，无奈，最近我们花了一笔钱上了减温装置，现在好了，精馏塔控制相当稳定，产量质量得到了保障。

蓝点发表于 2008-1-27 15:29 过热蒸汽较饱和蒸汽，热量相差无几，就是相差过热的显热，过热蒸汽直接用于换热器，蒸汽来不及转化为冷凝液就排出了，换热器得不到最大的热量，饱和蒸汽易于将潜热传给换热介质，这就是过热蒸汽不如饱和蒸汽好用的地方，但在输送过程中，用过热蒸汽节能，如果用饱和蒸汽输送，在输送图中就大部分变成冷凝液了
水的饱和蒸汽压与温度计算
水的饱和蒸汽压力与温度的计算。

Antoine公式: ln(P)=9.3876-3826.36/(T-45.47)【T在290,500K之间】
P:MPa
T:K
经检验用此公式计算结果基本与下表数据相符，可以在PLC程序中用来作为饱和蒸汽
温度的计算公式。

水的饱和蒸汽压与温度对应表
温度(?) 压力(Kg/cm2) 温度(?) 压力(Kg/cm2) 温度(?) 压力(Kg/cm2)
100 1.0332 154 5.397 208 18.690
101 1.0707 155 5.540 209 19.070
102 1.1092 156 5.686 210 19.456
103 1.1489 157 5.836 211 19.848
104 1.1898 158 5.989 212 20.246
105 1.2318 159 6.144 213 20.651
106 1.2751 160 6.302 214 21.061
107 1.3196 161 6.464 215 21.477
108 1.3654 162 6.630 216 21.901
109 1.4125 163 6.798 217 22.331
110 1.4609 164 6.970 218 22.767
111 1.5106 165 7.146 219 23.209
112 1.5618 166 7.325 220 23.659
113 1.6144 167 7.507 221 24.115
114 1.6684 168 7.693 222 24.577
115 1.7239 169 7.883 223 25.047
116 1.7809 170 8.076 224 25.523 117 1.8394 171 8.274 225 26.007 118 1.8995 172 8.475 226 26.497 119 1.9612 173 8.679 227 26.995 120 2.0245 174 8.888 228 27.499 121 2.0895 175 9.101 229 28.011 122 2.1561 176
9.317 230 28.531 123 2.2245 177 9.538 231 29.057 124 2.2947 178 9.763 232 29.591 125 2.3666 179 9.992 233 30.133 126 2.4404 180 10.225 234 30.682 127 2.5160 181 10.462 235 31.239 128 2.5935 182 10.703 236 31.803 129 2.6730 183 10.950 237 32.375 130 2.7544 184 11.201 238 32.955 131 2.8378 185 11.456 239 33.544 132 2.9233 186 11.715 240 34.140 133 3.011 187 11.979 241 34.745 134 3.101 188 12.248 242 35.357 135 3.192 189
12.522 243 35.978 136 3.286 190 12.800 244 36.607 137 3.382 191 13.083
245 37.244 138 3.481 192 13.371 246 37.890 139 3.582 193 13.644 247
38.545 140 3.685 194 13.962 248 39.208 141 3.790 195 14.265 249 39.880 142 3.898 196 14.573 250 40.56 143 4.009 197 14.886 251 41.25 144 4.122 198 15.204 252 41.95 145 4.237 199 15.528 253 42.66 146 4.355 200 15.857 254 43.37 147 4.476 201 16.192 255 44.10 148 4.599 202 16.532 256 44.83 149 4.725 203 16.877 257 45.58 150 4.854 204 17.228 258 46.33 151 4.985 205 17.585 259 47.09 152 5.120 206 17.948 260 47.87 153 5.257 207 18.316 261 48.65
不同温度下水的饱和蒸汽压
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 t/? mmHg kPa mmHg kPa mmHg kPa mmHg kPa mmHg kPa 0 4.579 0.6105 4.647 0.6195 4.715 0.6286 4.785 0.6379 4.855 0.6473 1
4.926 0.6567 4.998 0.6663
5.070 0.6759 5.144 0.6858 5.219 0.6958 2 5.294 0.7058 5.370 0.7159 5.447 0.7262 5.525 0.7366 5.605 0.7473 3 5.685
0.7579 5.766 0.7687 5.848 0.7797 5.931 0.7907 6.015 0.8019 4 6.101
0.8134 6.187 0.8249 6.274 0.8365 6.363 0.8483 6.453 0.8603 5 6.543
0.8723 6.635 0.8846 6.728 0.8970 6.822 0.9095 6.917 0.9222 6 7.013
0.9350 7.111 0.9481 7.209 0.9611 7.309 0.9745 7.411 0.9880 7 7.513
1.0017 7.617 1.0155 7.722 1.0295 7.828 1.0436 7.936 1.0580 8 8.045
1.0726 8.155 1.0872 8.267 1.1022 8.380 1.1172 8.494 1.1324 9 8.609
1.1478 8.727 1.1635 8.845 1.1792 8.965 1.1952 9.086 1.2114 10 9.209
1.2278 9.333 1.2443 9.458 1.2610 9.585 1.2779 9.714 1.2951 11 9.844
1.3124 9.976 1.3300 10.109 1.3478 10.244 1.3658 10.380 1.3839 12 10.518 1.4023 10.658 1.4210 10.799 1.4397 10.941 1.4527 11.085 1.4779 13 11.231 1.4973 11.379 1.5171 11.528 1.5370 11.680 1.5572 11.833 1.5776 14 11.987
1.5981 1
2.144 1.6191 12.302 1.6401 12.462 1.6615 12.624 1.6831 15 12.788 1.7049 12.953 1.7269 1
3.121 1.7493 13.290 1.7718 13.461 1.7946 16 13.634 1.8177 13.809 1.8410 13.987 1.8648 1
4.166 1.8886 14.347 1.9128 17 14.530
1.9372 14.715 1.9618 14.903 1.9869 15.092
2.0121 15.284 2.0377 18 15.477
2.0634 15.673 2.0896 15.871 2.1160 16.071 2.1426 16.272 2.1694 19 16.477 2.1967 16.685 2.2245 16.894 2.2523 17.105 2.2805 17.319 2.3090 20 17.535 2.3378 17.753 2.3669 17.974 2.3963 18.197 2.4261 18.422 2.4561 21 18.650 2.4865 18.880 2.5171 19.113 2.5482 19.349 2.5796 19.587 2.6114 22 19.827 2.6434 20.070 2.6758 20.316 2.7068 20.565 2.7418 20.815 2.7751 23 21.068 2.8088 21.342 2.8430 21.583 2.8775 21.845 2.9124 22.110 2.9478 24 22.377
2.9833 22.648
3.0195 22.922 3.0560 23.198 3.0928 23.476 3.1299 25 23.756
3.1672 2
4.039 3.2049 24.326 3.2432 24.617 3.2820 24.912 3.3213 26 2
5.209 3.3609 25.509 3.4009 25.812 3.4413 2
6.117 3.4820 26.426 3.5232 27 26.739 3.5649 2
7.055 3.6070 27.374 3.6496 27.696 3.6925 2
8.021 3.7358 28 28.349
3.7795 28.680 3.8237 29.015 3.8683 29.354 3.9135 29.697 3.9593 29 30.043
4.0054 30.392 4.0519 30.745 4.0990 31.102 4.1466 31.461 4.1944 30 31.824 4.2428 32.191 4.2918 32.561 4.3411 32.934 4.3908 33.312 4.4412 31 33.695 4.4923 34.082 4.5439 34.471 4.5957 34.864 4.6481 3
5.261 4.7011 32 35.663
4.7547 36.068 4.8087 36.477 4.8632 36.891 4.9184 37.308 4.9740 33 37.729
5.0301 38.155 5.0869 38.584 5.1441 39.018 5.2020 39.457 5.2605 34 39.898 5.3193 40.344 5.3787 40.796 5.4390 41.251 5.4997 41.710 5.5609 35 42.175 5.6229 42.644 5.6854 43.117 5.7484 43.595 5.8122 44.078 5.8766 36 44.563
5.9412 45.054
6.0087 45.549 6.0727 46.050 6.1395 46.556 6.2069 37 4
7.067
6.2751 4
7.582 6.3437 4
8.102 6.4130 48.627 6.4830 4
9.157 6.5537 38 49.692
6.6250 50.231 6.6969 50.774 6.7693 51.323 6.8425 51.879 6.9166 39 52.442
6.9917 53.009
7.0673 53.580 7.1434 54.156 7.2202 54.737 7.2976 40 55.324
7.3759 55.91 7.451 56.51 7.534 57.11 7.614 57.72 7.695
绪论
基本内容
物理化学是化学学科的一个重要分支，是以物理学的思想和实验手段并借助数学、研究化学体系引为最一般的宏观、微观的规律和理论，具体而言，是研究物质系统发生的 p V T 变化，相变化和化学变化过程的基本原理，主要是平衡规律和速率规律以及与这些变化规律密切相关的结构及性质。

可以说，这门由化学热力学、化学动力学、结构量化等三大理论体系缔结而成的《物理化学》，以其根基的坚实性、典型的交叉性和理论思维的哲学性，支撑并饮誉整个化学营垒。

作为本校物理化学课程(结构化学单独设课)，主要内容包括:经典热力学，化学热力学，统计热力学基础，化学动力学，电化学，界面现象及胶体化学等部分。

但就内容范畴及研究方法来说可以概括为以下四个主要方面:
1. 经典热力学与化学热力学
2. 统计热力学基础
3. 化学动力学
4. 界面现象
研究方法和教学方法
研究方法
物理化学是一门较为典型交叉性的自然科学，具有丰厚的哲学内涵。

一般的科学研究方法对其都是完全适用的。

如矛盾的对立与统一的辩证唯物主义方法;实践，认识，再实践，这一认识论的方法;由特殊到一般的归纳及由一般到特殊的演绎逻辑方法;对复杂的研究体系进行简化，通过科学的思维建立抽象的理想化模
型，上升为理论后，再回到实践中加以检验的方法等等，在物理化学的研究中被普遍应用并发扬光大。

此外，由于学科本身的特殊性，物理化学作为一个整体(包括结构化学)还有独特的学科特征之理论研究方法。

可归纳成:
1.宏观方法热力学方法
热力学方法属于宏观方法。

热力学是以大量粒子组成的宏观系统作为研究对象，热力学的研究是唯象的处理方法。

它以经验概括出的热力学第一、第二定律为理论基础，引出热力学能、熵、吉布斯函数等，再加上 p、V、T 这些可测量的宏观量作为系统的宏观性质，利用这些宏观性质及其之间的联系，经过归纳与演绎，得到一系列热力学公式或结论，用以解决物质变化过程的各类平衡问题。

这一方法的特点是不依赖系统内部粒子的微观结构和过程细节，只涉及物质系统始终态的宏观性质。

实践证明，这种宏观的热力学方法十分严谨，至今未发现过实践中有违背热力学理论所得结论的情况。

2.微观方法量子力学方法
量子力学方法属于微观方法。

它是以个别的电子、原子核或其他结构单元组成的微观系统作为研究对象，其表述方法是十分数学化和抽象的，其重要思想是
方程和能量量子化。

它是考察个别微观粒子的运动状态，即微观粒子在空间某体积微元中出现的概率和所允许的运动能级。

将量子力学方法应用于化学领域，得到了物质的宏观性质与其微观结构关系的清晰图像。

3.微观方法与宏观方法的通道统计热力学方法
统计热力学方法属于从微观到宏观的方法。

它在量子力学方法与热力学方法之间构建一条通道，将二者有机地联系在一起。

平衡统计热力学是研究宏观系统的平衡性质，但它与热力学的研究不同，它是从个别粒子所遵循的运动规律出发，根据事件发生的可几率而导出物质体系的统计行为，然后再进一步去诠释体系的各种宏观性质乃至各式各样的物理化学过程。

所以统计热力学方法是统计平均的方法，是概率的方法。

化学动力学所用的方法则是宏观方法与微观方法的交叉、综合应用，用宏观方法构成了宏观动力学，采用微观方法则构成微观动力学。

教与学的方法
无论教师还是学生，即在讲授或学习物理化学课程时，都应当把一般科学方法与物理化学特殊方法放在重要位置，这就是中国的古训俗语:“授人以鱼，不如授人以渔”。

此外，还应该注意挖掘物理化学学科本身所隐涵着丰厚的哲学思想和自然辩证法，这对丰富教学内容，激发兴趣，点燃创新火苗，都有极大促进作用。

由于本课程独具典型的学科交叉性，对人才素质和思维能力的提高更具奠基性作用，随之也伴有知识点的宽广性与原理的费解性。

故初学者首先必须端正学习目的性，并培养对课程的激情，以便有持续的求知欲。

继而再选择适应自己引之有效的学习方法并积极去实践，无疑对自身创新能力收益匪浅。

可以说:知识，兴趣，方法，实践,创新能力。

然方法多多，难求一统，这里介绍一技法，简称“四、
三、二”原则，仅供参考。

也就是说，学习物理化学课程，应遵循“四步循环、三个关系、两个并重”，其图解蕴意如下。

1. 四步循环并多次反复
2. 三个关系
学习物理化学应该重点协调并处理好:宏观与微观、定性与定量、理论模
型与真实结构等三个双结合关系。

换言之，在处理知识素材方面，就上述
结对的前后各半而言，既要考虑轻重浓淡之别，也应斟酌相关疏密程度，
不可一视同仁、机械教条。

3. 两个并重
物理化学既是理论性很强的学科，也是实验性很强的学科，所以理论课(包
括演算习题)与实验课(包括实验报告)两者不可偏废，乃课程体系之两
翼，必互动促进矣～
第1章第零定律与物态方程
一、教学目标
1. 掌握热力学基本术语意义特点及其规范条件，特别是系统的宏观性质与热
力学平衡态、状态函数及其数学性质、pVT 变化过程的类型特征等诸概念。

2. 理解热力学第零定律的由来依据、温度温标的定义及其摄氏温标、绝对温标的制定。

3. 掌握理想气体(包括其混合物)状态方程式的灵活应用，明确实际气体液
化条件性质、临界状态及临界量的表述。

4. 熟悉范德华方程的应用条件，并了解其他实际气体状态方程式的类型与特
点。

5. 理解对比态、对应态原理、压缩因子图、力学响应函数(αкβ)诸、、
概念的意义及应用。

二、教学内容
1. 热力学基本术语概念。

2. 热力学第零定律与温度。

3. 理想气体状态方程式。

4. 实际气体及其液化和临界状态。

5. 实际气体状态方程式。

6. 对比态与压缩因子图。

7. 体胀系数与压缩系数。

三、重点难点
1. 系统状态的定义，状态函数性质及其数学特征。

2. 热力学第零定律的表述，理想气体摄氏温标与绝对温标的定义，区别及关
系。

3. 理想气体状态方程及其衍生式。

4. 混合理想气体及道尔顿分压定律与阿玛格分体积定律。

5. 实际气体液化现象及临界状态。

范德华(Van der waals)方程。

范氏常
数与临界常数之间关系换算。

其他实际气体状态方程。

6. 对比态，对应态原理及普遍化压缩因子图。

四、建议学时—3学时
第1章第零定律与物态方程
1.1 热力学基本术语概念
1.1.1 系统(体系)和环境
系统(system)热力学研究的对象(包括大量分子、原子、离子等物质微粒组成的宏观集合体及空间)。

系统与系统之外的周围部分(物质或空间)存在边界，习惯上也称系统为“体系”。

环境(surrounding)与系统通过物理界面(或假想的界面)相隔开并与系统密切相关的周围部分(物质或空间)。

根据系统与环境之间是否发生物质质量与能量的传递情况，人们将系统分为三类:
(1)敞开系统(open system)系统与环境之间既有物质质量传递也有能量(以热和功的形式)的传递。

(2)隔离系统(isolated system)系统与环境之间既无物质质量传递亦无能量的传递，因此隔离系统中物质的质量与能量是守恒的。

(3)封闭系统(closed system)系统与环境之间只有能量的传递，而无物质的质量传递。

因此封闭系统中物质的质量是守恒的。

1.1.2 系统的宏观(热力学)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，它所表现出来的集体行为，如 p，V，T，U，S，A，G 等叫热力学系统的宏观性质(macroscopic properties)(或简称热力学性质)。

也称体系的状态函数。

宏观性质大致分为两类:(1)强度性质(intensive properties)它与系统中所含物质的量多少无关，无加和性(如 p，T 等)体系无论如何瓜分，各部分的p(或T )均同值(2)广度性质(extensive properties)它与系统中所含物质的量有加和性(如V，U，H…… 等)，其值随各部分质量的加和而加和，而
，如摩尔体积，体积质量或密度等。

不过，这种分类仅是人为而非绝对，因为如电阻等物理量就难以说清其所属分类了。

1.1.3 相及单相系统与多相系统
相(phase)是系统中物理性质及化学性质完全相同的均匀部分。

相，可由纯物
质组成，也可由混合物和溶体组成，可以是气、液、固等不同形式的聚集态，相与相之间有分界面存在。

一般情况下，相的性质不因其大小而异，如冰可分为若干块，但仍属一个均匀的固相。

系统中根据其中所含相的数目，可分为:(1)单相系统(或叫均相系统)系统中只含一个相;(2)多相系统(或叫非均相系统)系统中含有两个以上的相。

1.1.4 状态和状态函数及其数学特征
系统的状态(state)就是热力学体系的状态，是指体系物理性质和化学性质的
综合表现。

其中各项性质之间是相互关联的。

热力学中采用系统的宏观性质来描述系统的状态，当其中各项性质即状态函数均具有确定的数值，则该系统就处于一定的状态。

1(对于定量，组成不变的均相系统，体系的任意宏观性质是另外两个独立宏观性质的函数。

可以表示为
即两个宏观性质 x,y 值确定了，系统的状态就确定了，则其任一宏观性质(状态函数)Z 均有确定的值。

如
一定量的纯理想气体 V =f(T,p)，其具体的关系为
即 n 一定时，V 是 p,T 的函数，当 p,T 值确定了，V 就有确定值，则该理
想气体的状态也就确定了，其他任何热力学函数的值(如 U、H、……等)也必有确定值。

2(当系统的状态变化时，状态函数 Z 的改变量ΔZ 等于始终态函数的差值，即只决定于系统始态函数值 Z和终态函数值 Z，而与变化的途径过程无关。

即 12
ΔZ = Z-Z (1) 21
如ΔT = T , T，ΔU=U-U 2121
3(当系统经历一系列状态变化，最后回至原来始态时，状态函数 Z 的数值应无变化，即 Z 的微变循环积分为零
(2)
式中?表示(循环)积分。

凡能满足上式的函数，其微分为全微分即 dZ，一个物理量是否为状态函数，往往由实践确定，但式(2)是准则之一。

4(若 Z =f(x,y)，则其全微分可表示为
(3) 以一定量纯理想气体，V =f(p,T)为例，则
其中是系统当 T 不变而改变 p 时，V 对 p 的变化率;是当 p 不变而改变 T 时，V 对 T 的变化率。

这样全微分 dV 就是当系统 p 改变 dp ，T 改变 dT 时所引起 V 的变化值的总和。

由全微分定理还可以演化出如下两个重要关系:
在第(3)式中，令，，它们均是 x、y 的函数则有，或 (4)
这说明微分次序并不影响微分结果，式(4)常称为"尤勒尔(Euler)规则"。

同时存在: (5)
式(5)常称为"循环式"或:循环规则:。

上述自式(1)，(2)，(3)，(4)，(5)等均为状态函数性质及其关系的重要公式，亦可称之状态函数 Z 具有五个数学特征，今后常要应用，应该十分熟悉。

1.1.5 热力学平衡态
系统在一定环境条件下，其各部分可观测到的宏观性质都不随时间而变，此时系统所处的状态叫热力学平衡态(thermodynamic equilibrium state)。

只有当处于平衡态时，体系的各项性质才是单值的，也才能用状态函数描述之。

热力学系统必须同时实现以下几个方面的平衡，才能建立热力学平衡态: (1)热平衡(heat equilibrium)系统各部分的温度 T 相等，若系统不是绝热的，则系统与环境的温度也要相等。

(2)力平衡(force equilibrium)系统各部分的压力相等;系统与环境的p
边界不发生相对位移。

习惯上，力平衡也称机械平衡。

(3)相平衡(phase equilibrium)系统中各相之间长期共存且各相的组成和数量不随时间而变化。

(4)化学平衡(chemical equilibrium)若系统各物质间可以发生化学反应，则达到平衡后，系统的组成不随时间改变。

通常人们也将化学平衡与相平衡合称为组成平衡或物质平衡。

以上4个平衡条件是互为依赖的，若体系中各部分作用力不均衡，必将引起某种扰动，继而引起体系各部分温度的波动，最终导致原来已形成的物质平衡状态遭到破坏，使化学反应沿某方向进行或物质自一相向其他相转移。

1.1.6 过程与途径
(1)过程与途径的定义与分类
过程(process)在一定环境条件下，系统由始态变化到终态的经过。

或指系统终态随时间的变化。

换言之，在两个不同时刻对同一热力学系统状态进行比较，如果其某项性质发生了变化，就称该系统进行了某个过程。

途径(path)系统由始态变化到终态所经历的具体步骤或全部过程的总和。

一般而言，“过程”包括始终态;而:途径:仅指所经历的具体步骤，不包括始、终态。

系统的变化过程分为 p、V、T 变化过程(process of p、V、T changes)，相变化过程(process of phase changes)，化学变化过程(process of chemical changes)。

(2)体系几种主要的 p，V，T 变化过程
?等温过程
若过程的始态、终态的温度相等，且过程中的温度恒定等于环境的温度即
T=T=T=T，叫等温过程(isothermal process)，或恒温过程。

12sue
脚注"e"或"su"表示"外界或环境"。

如 T(T)，P(P) 分别表示suesue
环境或外界的温度和压力。

?等压过程
若过程的始态、终态的压力相等，且过程中的压力恒定等于环境或外界的压力，即 p=p=p=p 叫等压过程(isobaric process)，或恒压过程。

12sue ?等容过程
系统的状态变化过程中体积保持恒定，=，为等容过程(isochoric process)，VV12
或恒容过程。

?绝热过程
系统状态变化过程中，与环境间没有热交换，即 Q=0的过程，叫绝热过程(adiabatic process)。

?循环过程
系统由始态经一系列途径又回复到始态的过程叫循环过程(cyclic process)。

循环过程中，所有状态函数的变化量均为零，如Δp=0，ΔT=0，ΔU=0 等。

?反抗恒外压过程
系统在体积膨胀的过程中所反抗外界或环境的压力 p=p=常数。

esu
?自由膨胀过程(向真空膨胀)
如图1-1所示，左球内充有气体，右球内呈真空，活塞打开后，气体向右
球膨胀，叫自由膨胀过程(free expansion process)(或叫向真空膨胀
过程)。

(3)相变化过程与饱和蒸汽压
在通常条件下，系统的稳定聚集态究竟是气态、液态或某种晶态，这要看
在该条件下系统中分子的动能和分子间势能的相对大小。

固体及液体中分
子间隙较小，所以其共同点是压缩性很小(这与气体不
同)，因此，固态及液态统称为凝聚相(condensed phase)
以符号"cd"表示。

气体及液体的共同点是有流动性(这
与固体不同)，因此统称为流体相(fluid phase)，以
符号"fl"表示。

通常用符号 g、l、s 及 cr 表示气态、液态、固态及晶态。

例如 HO(g)表示水蒸气。

2
?相变化过程
相变化(phase transformation)过程是指系统中发生聚集态的变化过程。

如液体的汽化(vaporization)，气体的液化(liquefaction)，液体的凝固(freezing)，固体的熔化(fusion)，固体的升华(sublimation)，气体的凝华以及固体不同晶型间的转化(crystal form transition)等。

?液(或固)体的饱和蒸汽压设在一密闭容器中装有一种液体及其蒸汽，如图1-2所示。

液体分子和蒸汽分子都在不停运动。

温度越高，液体中具有较高能量的分子越多，单位时间内由液相跑到气相的分子越多;另一方面，在气相中运动的分子碰到液面时，有可能受到液面分子的吸引进入液相;蒸汽体积质量越大(即蒸汽的压力越大)，则单位时间内由气相进入液相的分子越多。

单位时间内汽化的分子数超过液化的分子数时，宏观上观察到的是蒸汽的压力逐渐增大。

单位时间内当液?气及气?液的分子数目相等时，测量出的蒸汽的压力不再随时间而变化，这种不随时间而变化的状态即是平衡状态。

相之间的平衡称相平衡。

达到平衡状态只是宏观上看不出来变化，实际上微观上变化并未停止，只不过两种相反的变化速率相等，这叫动态平衡。

在一定温度下，当液(或固)体与其蒸汽达成液(或固)、气两相平衡时，此时气相的压力则称为液(或固)体在该温度下的饱和蒸汽压(suturated vapor pressure)简称蒸汽压(vapor pressure)。

液体的蒸汽压等于外压时的温度称液体的沸点(boiling point);101.325 kPa 下的沸点叫正常沸点(normal boiling point)，100 kPa 下的沸点叫标准沸点(standard boiling point)。

例如水的正常沸点为100?，标准沸点为99.67?。

表1-1列出不同温度下，一些液体的饱和蒸汽压。

表1-1 HO(l),NH(l)和CH(l)的在指定温度下的饱和蒸汽压 2366
t/? p*(HO)/kPa p*(NH)/kPa p*(CH)/kPa 2366
-40 0.71
-20 1.88
0 0.61 4.24
20 2.33 8.5 10.0 40 7.37 15.3 24.3 60 19.9 25.8 52.2 80 47.3 101
100 101.325 178
120 198
1.2 热力学第零定律与温度
1.2.1 热平衡定律与热力学第零定律
"温度"一词在日常生活中是经常遇到的，但要给它一个很确切的定义，似乎又并不容易。

在历史上，"温度"和"热"这两个不同的概念曾一度被混淆过。

第一个明确地区分。

是 J.Black。

温度的概念起源于人们对冷热的感觉，它代表物体冷热的程度(现在知道这就是组成物质的大量粒子的无规则运动的强弱程度)。

我们不能根据人的感觉来确定一个物理量，不但因其粗糙，而且容易发生误会。

在热力学中，我们从热平衡来定义温度。

在没有正式给"热量"下定义以前，我们来讨论热平衡如下:假定有两个平衡体系 A 和 B，他们所有性质经观察后知道，不随时间而变。

然后将这两个平衡体系 A 和 B 相互接触，其间的界面是刚性不透物质的壁。

如果经观察后知道，这两个平衡体系 A 和 B 的状态与原始未接触前一样，即所有性质仍不随时间而变，则此界面是绝热壁，以上就是绝热壁的定义。

如果经观察后发现，这两个平衡体系 A 和 B 的性质随时间而变，则此界面是透热壁。

假定有两个互相接触的平衡体系 A 和 B，其间的界面是刚性不透物质的透热壁，若经观察后知，这两个平衡体系 A 和 B 的状态与原始未接触前一样，即所有性质仍不随时间而变，则这两个体系彼此处于热平衡。

同样，我们用透热壁来确定体系与环境是。