1热力学绪论

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热工学课件

L L H L H
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2、某制冷循环中，工质从温度为-23℃冷源吸热100kJ，并将热量230kJ传给温度为17℃的热源（环境）。此循环满足克劳修斯积分不等式吗？ 3、有一热机工作在500℃及环境温度30℃之间工作，试求该热机可能达到的最高热效率？若从热源吸热1000KJ，那么能产生多少净功？
第三章
w PdV
w
6、热能、热量区别
pdv
热能是系统储存能，取决于状态；热量是系统与外界由于温差而交换的能量，是过程量热量的数学式： q ct , q cdT 热力学中规定：系统吸热时热量去正值，系统对外放热时取负值。
7 、热力循环
热力循环是指工质从某一初态出发经历一系列热力状态变化后又回到原来初态的热力过程，即封闭的热力过程，简称循环

2. 工质经一热力过程，放热80kJ，对外做膨胀功300kJ，为使其返回原来的状态，对该系统加热60kJ，问：再后一过程中需要对工质做功多少？

3. 闭口系统沿acb可逆地从a状态变化到b状态，过程中吸热84kJ，对外做膨胀功32kJ，求：⑴ 若系统沿另一路径adb不可逆地从a状态变化到b 状态，对外做功10kJ时，需吸收多少热量？ ⑵ 为使系统由b状态返回a状态，外界对系统做功20kJ，系统与外界交换了多少热量？是吸热还是放热？ 4. 质量为4500kg的汽车，沿坡度为15°的上坡下行，汽车速度为300m/s 在距山脚100米处开始刹车，汽车到达山脚完全停止。若不计其他力的作用，求：刹车系统因摩擦产生的热量？
三种比热容间的换算关系：
cm 22.4 c Mc
定压质量比热容（定义、符号、单位）：1千克质量的工质在压力不变的条件下，温度升高（或降低）1K时所吸收（或放出）的热量。其单位是J/(kg· K)，常用符号 c 表示。 p

物理化学-绪论

活化能
催化原理、复相催化——基本情况
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3
三、结构化学量子力学基本原理和原子结构共价键理论和分子结构晶体的点阵结构和结构规律的初步知识测定分子和晶体结构的基本方法
要求掌握物理化学的基本理论、基本
知识、基本技能。 PPT课件
4
绪论(Introduction)
1．物理化学（Physical Chemistry）
物理化学是从物质的物理现象与化学现象的联系入手，着重用物理理论和方法来揭示和研究化学现象的本质和基本规律的学科。
①化学为体，物理为用
②化学变化伴随一系列的物理现象（光、热、影响
电、温度、压力、体积、浓度┄的变化）
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
③化学的分支学科概括提高——科学的抽象 ④ 四大方面的内容及其联系
物理化学
绪论
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1
前言
物理化学（含结构化学）是着重用物理的基本理论和方法来研究化学领域物质运动和变化的基本规律，揭示化学现象本质的学科。主要内容包括：
一、热力学
热力学第一、二定律
化学平衡、相平衡
延伸：表面化学、电化学
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2
二、化学动力学
反应速率及速率方程
基本概念
反应级数
测定方法
③对学习的基本要求
一分耕耘，一分收获
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（宏观体系，微观统计方法）
化学热力学
宏观
(唯象的)
统计热力学
桥梁
化学动力学
结构化学

化工热力学第三版第1章绪论与第2章流体的pVT关系

混合物的状态方程
2.4.3 混合物的状态方程
（3）Martin-Hou方程温度函数混合规则的通式为
若L代表方程常数b，则n＝１
2.4.3 混合物的状态方程
2.4.4 状态方程混合规则的发展
（1）单流体混合规则的改进
2.4.4 状态方程混合规则的发展
1.3.1 体系与环境
1. 孤立体系：体系与环境之间既无物质的交换又无能量的交换
2. 封闭体系：体系与环境之间只有能量的交换而无物质的交换
3. 敞开体系：体系与环境之间可以有能量与物质的交换。
1.3.2 平衡状态与状态函数
状态是指体系在某一瞬间所呈现的宏观物理状况。热力学中，一般说体系处于某个状态，即指平衡状态。
2.1 纯物质的p-V-T关系
2.1 纯物质的p-V-T关系
2.1 纯物质的p-V-T关系
等温线在两相区中的水平线段随着温度升高而缩短，最后在临界温度时缩成一点犆。从图2-3上看出，临界等温线在临界点上的斜率和曲率都等于零。数学上表示为
2.1 纯物质的p-V-T关系
2.2 气体的状态方程
对比态原理认为，在相同的对比状态下，所有的物质表现出相同的性质。令将这些关系代入van der Waalls方程，得
这种关系在数学上可表示为
因为
2.3.2 以偏心因子为第三参数的对比态原理
物质的对比蒸气压的对数与绝对温度有近似线性关系，即
对比蒸气压方程可以表示为
2.3.2 以偏心因子为第三参数的对比态原理
2.2.1 理想气体方程
理想气体方程是最简单的状态方程，即
2.2.2 立方型状态方程
所谓立方型状态方程是因为方程可展开为体积（或密度）的三次多项式。Vander Waals方程（1873年）是第一个适用真实气体的立方型方程，是对理想气体方程（2-4）的校正。

热力学

热力学第一章绪论一、概述:能源科学的入门课自然界中常用能源：风能、水能、常规燃料中的化学能、太阳能、地热、核。

其中常规燃料中的化学能、太阳能、地热、核为热能，占90%，可以直接利用，约占利用的16%，为传热学研究；风能、水能为机械能，工程热力学所研究，间接利用占84%。

二、研究对象：热能与机械能之间的相互转换规律和方法，并探讨提高转换效率的途径。

三、主要研究内容1、基本概念、基本定律2、工质的热力性质3、热力过程、热力循环第二章基本概念一、工质：用来实现相互能量转换的媒介物质具备特点：对体积的变化敏感且迅速有效：气（汽）体；易发生气液相变的液体。

二、热力系1、定义：人为地选取一定范围内的物质作为研究对象称为热力系统，简称系统。

开口系用控制体积法研究，即CV系三、状态与状态参数1、状态：是热力系在某一瞬时呈现出的宏观物理状况。

2、状态参数：描述系统工质状态的宏观物理量（1）、一一对应状态==========状态系数状态参数的改变只取决于给定的初始和终了状态而与过程所经历的路径无关。

（2）、常用的状态参数压力P、温度T、体积V、内能U、焓H、熵S其中P、T与质量无关，也叫强度量V、U、H、S和质量有关，具有可加性，称作尺度量，尺度量/M称为比参数，v、u、h、s就也可称为强度量（3）、基本状态参数，可直接用仪表测得p、t、v其它状态参数可由它们之间的关系导出。

3、压力P（1）、实质：气体分子运动撞击壁面，在垂直于单位面积的容器壁面上所呈现的平均作用力。

单位1Pa=1N/m3（2）几种压力之间的关系绝对压力P：真实压力，分子运动撞击的结果表压力Pg：压力表测得的压力值真空度Pv：真空计测得上述两种压力也叫相对压力大气压Pb：大气层对地球表面的压力，由地面上空气柱的重量造成的，大气压随着纬度、海拔、气候条件的不同而不同，有气压计测得。

P=Pg+Pb（3）、常用压力单位的核算液柱：1mmH2O=9.8Pa 1mmHg=133.3Pa4、温度T（1）宏观：标志了物体的冷热程度，是系统热平衡的唯一判据（2）微观：标志分子热运动的激烈程度，是大量分子平移动能平均值的量度（3）温标：温度的数量表示法摄氏温标t：1atm下，纯水冰点为0度，沸点为100度，中间100等分绝对温标：也叫热力学温标或开氏温标T=t+273.155、比容v：v=V/M=1/密度，单位m3/Kg，指单位质量的工质所占有的体积。

高等工程热力学_1_绪论

H.-C. Zhang (张昊春） zhc5@ Advanced Engineering Thermodynamics
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Applications for many domains
Environmental Entropy Information Entropy Numerical Entropy Economic Entropy Biological Entropy Social Entropy
为什么是第零定律？
第零定律是在第一和第二定律出现后才发现的，并且，他解释了比第一和第二定律更要的事情，所以称之为第零定律
如果能灵活运用上述三个定律，就可以完全掌握热力学
H.-C. Zhang (张昊春） zhc5@ Advanced Engineering Thermodynamics
…
H.-C. Zhang (张昊春）
zhc5@
Advanced Engineering Thermodynamics
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15条创新标准：
1.
2. 3. 4.
5. 6. 7. 8.
第一次用书面文字的形式把新信息的主要部分记录下来；继续前人做出的独创性工作；进行导师设计的独创性工作；在即使并非独创性的研究工作中，提出一个独创性的方法，视角或结果；含有其他研究生提出的独创性观点、方法和解释；在证明他人的观点中表现出独创性；进行前人尚未做过的实证性研究工作；首次对某一问题进行综合性表述；
H.-C. Zhang (张昊春） zhc5@ Advanced Engineering Thermodynamics
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我们目前应该遵循的几条基本物理定律
1. 2. 3. 4. 5.
质量守恒定律；牛顿第二定律; 热力学第一定律；热力学第二定律；传热、传质定律；

北科大工程热力学作业非热力专业

《工程热力学》作业参考答案第一章热力学绪论1.锅炉烟道中的烟气压力常用上部开口的斜管测量，如图所示。

若已知斜管倾角α=30°，压力计中使用ρ=0.8g/cm3的煤油，斜管中液柱长度L=200mm，当地大气压力Pb=0.1MPa，求烟气的绝对压力（用MPa表示）。

解：2.某容器被一刚性壁分为两部分，在容器的不同部位安装有压力表，如图1-9所示。

压力表B上的读数为75kPa，压力表C上的读数为0.11MPa。

如果大气压力为97kPa，试确定压力表A上的读数，及容器两部分内气体的绝对压力。

3.把CO2压送到体积为3m3的贮气罐里，气罐内起始表压力p e1=30kPa，终了时表压力p e2=0.3MPa，温度由t1=45°C增加到t2=70°C。

试求被压入的CO2的质量。

当时当地的大气压p b=0.1MPa。

解：第二章热力学第一定律1.0.5kg的气体，在气缸活塞机构中由初态p1 = 0.7MPa、V1 = 0.02m3，准静膨胀到V2 = 0.04m3。

试确定在下列各过程中气体完成的功量及比功量：（1）定压过程；（2）pV2=常数。

解：2.为了确定高压下稠密气体的性质，取2kg气体在25MPa下从350K定压加热到370K，气体初终状态下的容积分别为0.03m3及0.035m3，加入气体的热量为700kJ，试确定初终状态下的热力学能之差。

解：3.气体在某一过程中吸入热量12kcal，同时热力学能增加了20kcal，问此过程是膨胀过程还是压缩过程？对外交换的功量为多少？解：4.流速为500m/s的高速空气流，突然受阻后停止流动。

如滞止过程进行迅速，以致气流在受阻过程中与外界的热交换可以忽略不计。

问在滞止过程中空气的焓变化了多少？解：第三章热力学第二定律1.某冷冻室维持温度为-40℃，冷冻机在工作过程中从冷冻室取出 1.25kw热量输出给温度为27℃的环境。

试确定：冷冻机的最大COP;最小的理论输入功量。

高等工程热力学 - 绪论

工程应用
工程热力学高等工程热ຫໍສະໝຸດ 学热经济学二、本门课的内容
第一章热力学基本原理及定义
§1-1 外界分析法(SAM)的热力学模型 §1-2 热力学第一定律 §1-3 热力学第二定律
第二章
热力学微分方程及工质的通用热力性质
§2-1 特性函数
§2-2 热物性参数 §2-3 热力学能、焓及熵的一般关系式 §2-4 有关比热的热力学关系式
四、教材与参考书目
教材：《工程热力学》（第二版）陈贵堂，王永珍，北京理工大学出版社，2008.1
参考书目：
● 《工程热力学学习指导》陈贵堂，王永珍，北京理工大学出版社
●《高等工程热力学》陈宏芳，杜建华，清华大学出版社 ●《高等工程热力学》苏长荪，高等教育出版社 ●《高等工程热力学》童钧耕, 吴孟余, 王平阳编著，科学出版社
§2-5 焦尔—汤姆孙系数
§2-6 克拉贝龙方程 §2-7 工质的通用热力性质
第三章
无化学反应的多元系统
§3-1 吉布斯方程组 §3-2 齐次函数及欧拉定理 §3-3 分摩尔参数 §3-4 逸度 §3-5 标准态及理想溶液 §3-6 实际溶液、活度及活度系数 §3-7多元系统的相平衡
第四章
化学热力学
高等工程热力学
Advanced Engineering Thermodynamics
绪论
一、热力学（Thermodynamics ）
（狭义）研究热能以及热能与其它能量相互转换规律的科学。（广义）研究能量属性及其转换规律，以及工质热力性质及其变化规律的科学。研究目的：掌握和应用这些规律，充分合理地利用能量。分类分统计热力学经典热力学
§4-1 质量守恒定律在化学反应过程中的应用

工程热力学第讲第章绪论

工程热力学第一讲第一章：绪论1. 热力学的概念热力学是研究热能转换、热效率、热平衡和热性质等方面的学科。

热力学的主要研究对象是热力学系统，包括封闭系统、开放系统和孤立系统等。

2. 热力学系统的分类封闭系统封闭系统是指物质不能从其中进出的系统。

封闭系统的热力学性质由体积、温度和内能等物理量描述。

开放系统开放系统是指物质可以从系统中进出的系统。

开放系统的热力学性质由流量、温度和内能等物理量描述。

孤立系统孤立系统是指不能与外界交换物质和能量的系统。

孤立系统的热力学性质由内能等物理量描述。

3. 热力学基本量温度温度是物质分子平均热运动的速度和能量大小的一种度量。

温度的单位是开尔文（K）或摄氏度（℃）。

压力压力是单位面积上的力的大小，单位为帕斯卡（Pa）或标准大气压（atm）等。

体积体积是物质占据的空间大小的一种度量，单位为立方米（m³）或升（L）等。

质量质量是物体所具有的惯性量的大小，单位为千克（kg）。

能量能量是物体所具有的做功能力的大小，单位为焦耳（J）或卡路里（cal）等。

4. 热力学过程热力学过程是指热力学系统在不同状态之间的变化，可分为四类：等温过程、等压过程、等容过程和绝热过程。

等温过程等温过程是指系统在恒定温度下进行热力学变化的过程，其内能恒定不变。

等压过程等压过程是指系统在恒定压力下进行热力学变化的过程，其体积恒定不变。

等容过程等容过程是指系统在恒定容积下进行热力学变化的过程，其压力恒定不变。

绝热过程绝热过程是指系统在无热交换的情况下进行热力学变化的过程，其熵不变。

5. 热力学第一定律热力学第一定律描述的是能量守恒原理，即在热力学系统进行热力学过程中，系统所吸收的热量等于系统所做的功加上内能的变化。

6. 热力学第二定律热力学第二定律描述的是热力学过程的方向性原理，即热量只能从温度高的物体向温度低的物体流动，热力学系统不可逆过程的熵增。

7. 热力学基本方程热力学基本方程描述的是热力学系统状态变化过程中所涉及的热力学函数之间的相互关系。

物理化学绪论第一章热力学第一定律

绪论
二、物理化学发展简史
十九世纪七十年代
物理化学之父 Ostwald F W
Van’ t Hoff
绪论
十九世纪～二十世纪初
电解质的电离理论
Arrhenius
热定理
能斯特
十九世纪末
Байду номын сангаас绪论
活化能
ln k2 Ea ( 1 1 ) k1 R T1 T2
Arrhenius
链反应机理
Nernst
二十世纪
绪论
杂化轨道理论
Pauling
共价键理论
Lewis
量子化学
绪论
前线轨道理论
福井谦一分子轨道对称守恒原理
Hoffman
绪论
三、物理化学的研究内容
(1) 化学变化的方向和限度问题
(2) 化学反应的速率和机理问题 (3) 物质的性质与其结构之间的关系问题
绪论
四、怎样学习物理化学
(1) 抓住重点，在理解上下功夫 (2) 多做习题
参考书 1）《物理化学》，邓景发等编 2）《物理化学》（上，下）南大，付献彩编 3）《物理化学》（上，下）姚允斌，朱志昂（修） 4）《物理化学》（上，下）吉林大学等编 5) 《物理化学》韩德刚等
主要讲授内容
第一章热力学第一定律第二章热力学第二定律第三章相平衡第四章动力学基础第五章表面与胶体化学
绪论
判断：
1. 状态固定后，状态函数都固定，反之亦然。 √
2. 状态函数改变后，状态一定改变。
√
3. 状态改变后，状态函数一定都改变。
×
物理化学
第一章热力学第一定律本章目录
§1 热力学第一定律 §2 第一定律对理想气体体系的应用

工程热力学绪论、第一章

热转换为机械功必须依靠工质的膨胀。由于系统容积变化而通过截面向外界传递的
机械功称为膨胀功，也称容积功。系统容积增大，则系统对外界做膨胀功，视
为正功；系统容积减小，则外界对系统做压缩功，视为负功。
功=力×距离，若f是活塞的截面积，则F=pf。于是单位质量工质在微元热力过程中克服外力所做的功为：
1、绝热系统：与外界无热量传递的系统 2、孤立系统：与外界既无能量又无物质交
换的系统
孤立系统表示图
在一个图中表示各系统
四、系统的内部状况
1、热源系统：提供热能的物质或能量 2、功源系统：提供机械功的物质或能量 3、质源系统：提供质量的物质或能量 4、单相系：物质、化学性质都均匀一致（固、液、
气） 5、单元或多元系统
单元：一种化学成分组成的系统多元：两种以上的不同化学成分组成 6、均匀或非均匀系统系统中化学、物理性质处处均匀一致的系统
第二节工质的热力状态及其基本状态参数
一、状态与状态参数描述工质状态特征的各种物理量称为工质的状态参数。常见状态参数：温度（T）、压力（p）、比容
一、平衡状态如果不受外界影响的条件下，系统的状态能够始终保持不变，则系统的这种状态称为平衡状态。
二、状态公理确定纯物质系统平衡状态的独立参数=n+1 其中n表示传递可逆功的形式，加1表示能量传递中的热量传递
三、状态方程建立温度、压力、比容这三个基本状态参数之间的函数关系。而用p-v图来确定工质状态。
（v ）、密度（）、内能（u）、焓（h）、熵
（s）、火用（ex）、自由能（f）、自由焓（g）等
二、基本参数
1、温度物体冷热程度的标志理想气体热力学温度与分子平移动能的关系式：

工程热力学读书笔记(完整版)

工程热力学读书笔记（完整版）第一部分：绪论1、工程热力学工程热力学是研究热能有效利用及其热能与其他形式能量转换规律的科学。

2、热力学分类工程热力学（热能与机械能），物理热力学，化学热力学等3、热力装置的共同特点热源和冷源、工质、容积变化功、循环4、热效率1WQ η==收益代价5、工程热力学研究内容能量转换的基本定律，工质的基本性质和热力过程，热工转换设备及其工作原理，化学热力学基础。

6、工程热力学研究方法（1）宏观方法：连续体(continuum)，用宏观物理量描述其状态，其基本规律是无数经验的总结（如：热力学第一定律）。

特点：可靠，普遍，不能任意推广经典（宏观,平衡）热力学（2）微观方法：从微观粒子的运动及相互作用角度研究热现象及规律特点：揭示本质，模型近似微观（统计）热力学第一章：基本概念1、热力系统（1）热力系统(热力系、系统)：人为指定的研究对象（如：一个固定的空间）；（2）外界：系统以外的所有物质；（3）边界(界面)：系统与外界的分界面；（4）系统与外界的作用都通过边界；（5）以系统与外界关系划分：有无是否传质开口系闭口系是否传热非绝热系绝热系是否传功非绝功系绝功系是否传热、功、质非孤立系孤立系（6）简单可压缩系统只交换热量和一种准静态的容积变化功；2、状态和状态参数（1）状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况（2）状态参数：描述热力系状态的物理量（3）状态参数的特征：●状态确定，则状态参数也确定，反之亦然●状态参数的积分特征：状态参数的变化量与路径无关，只与初终态有关●状态参数的微分特征：全微分（4）强度参数与广延参数●强度参数：与物质的量无关的参数，如压力p、温度T●广延参数：与物质的量有关的参数可加性,如质量m、容积V、内能（也称之为：热力学能）U、焓H、熵S3、基本状态参数（1）压力p(pressure)●物理中压强，单位:Pa(Pascal),N/m2。

●绝对压力与环境压力的相对值——相对压力；●只有绝对压力p才是状态参数；●大气压随时间、地点变化；（2）温度T(Temperature)传统：冷热程度的度量。

化工热力学-第1章绪论-冯新-75

不论是人们的衣、食、住、行，还是现代的
高科技产品，都有化学工程的影子，真可谓 “生活处处皆化工” 。
在美国和德国，化学工业都是第二大经济支
柱产业。
从我国“十五”统计情况看，国民经济产值
的1/6是由化学工业提供的。
6
化学工程的作用

中国对环境的要求越来越高，包括水资源、固体废弃物等等，都需要化学工业作为支撑，需要化工提供新材料、新能源、新资源，为国家的发展和人们的生活提供服务。我国“十一五”规划中提出了两个指标：单位GDP 的能耗降低20%，废弃物排放减少10%，要实现这两个指标，就要高效、节能、绿色。这对化学工业的研究、生产提出了更高的要求，由此也可以看出化学工业的重要性。
33
一、化工热力学的定义和用途
2、化工热力学的用途
①确定化学反应发生的可能性及其方向，确定反
应平衡条件和平衡时体系的状态。（可行性分析）
石墨————>金刚石？常温、Fra bibliotek压判据？
H2O ————> H2+O2 ？
常温、常压
N2+ H2 ————> NH3 ？
常温、常压
G 0 ？ G 0 ？
26
一、化工热力学的定义和用途
1、化工热力学的定义 A、热力学（Thermo-dynamics ）说法1：讨论热与功转化规律的科学。说法2：是研究自然界各种形式能量之间相互转化的规律，以及能量转化对物质的影响的科学。
远古“钻木取火”——机械能转换为内能。
12世纪“火药燃烧加速箭支的飞行”
第七章压缩、膨胀、动力循环与制冷循环（7学时）
13
第一章
绪
论
14

能源科学的热力学基础

能源科学的热力学基础
讲授:卢小平
绪论热力学是通过研究能量传递及转化规律，从而研究宏观过程运动变化规律的理论，它不涉及物质的微观结构。它是从能量转化的观点出发，依据在大量实践中总结出来的几条基本宏观定律，运用严密的逻辑推理而形成的一整套完整的热现象理论。
热力学基本概念
一热力学系统与外界
( p a / v 2 )(v b) RT (1mol)
六、热力学过程
把系统的状态随时间的变化经过称为热力学过程，简称为过程。 1、准平衡过程如果过程进行的非常缓慢，致使系统在过程进行中所经历的每一个状态都可以看成是平衡态，这样的过程称为准平衡过程。
2、可逆过程
无耗散的准平衡过程是可逆过程。
作为闭口系统来研究时的热力学第一定律表达式
q u w
作为开口系统来研究的稳定流动能量方程式
q h wt
可得
wt w ( p2v2 p1v1 )
对可逆过程，
wt pdv ( p2v2 p1v1 )
pdv d( pv)
1 1
2
1 2
2
vdp
U CV dT U 0
CV nR 1
C p CV nR
Cp CV
Cp
nR 1
在一定温度范围内，CV、Cp和γ可看成常数 ,故积分得
U CV T U 0
三、理想气体的多方过程
当理想气体系统经历某一个过程，设其热容量位质量工质的可逆过程 ,
q du pdv
q u pdv
1
2
开口系统的稳定流动能量方程
m1 m2 m
（1）流动功
推动工质流动所作的功，也称为推进功。

第一章绪论

19
1.2.2状态与状态函数状态性质的分类：几何性质：体积、面积力学性质：压力、表面张力、密度电磁性质：电流、磁场强度化学性质：摩尔数、摩尔分数
热力学性质：温度、熵、内能、焓、亥姆霍兹自由能、吉布斯自由能
对于组成不变的均相封闭系统（简单可压缩系）来说，两个独立的变量就可以确定系统的状态。
3
1.1.2热力学的发展史
1.1.2 热力学的发展史
科学予以知识，而历史予以智慧！一门科学的历史，
是那门科学中最宝贵的部分。
热力学发展史，约可分成四个阶段：
第一个阶段： 17世纪末到19世纪中叶
此时期累积了大量的实验与观察的结果，并制造出蒸气机，对于“热”的本质展开研究与争论。在19世纪前半叶，首先出现了卡诺理论，热机理论（第二定律的前身）和功热互换的原理（第一定律的基础）。
概括出的热力学第一、第二定律为基础，引出热力学能、
焓、熵、亥姆赫兹函数、吉布斯函数，加上P、V、T等可
直接测定的宏观量作为系统的宏观性质，经过归纳与演绎推理，得到一系列热力学公式、结论，用来解决物质变化过程的能量平衡、相平衡和反应平衡等问题。
8
1.1.3热力学的研究方法
宏观热力学的特点：不涉及物质内部粒子的微观结构，只涉及物质系统前后状态的宏观性质。
33
1.2.4过程与途径非静态过程不能用状态图上的一条实曲线来表示，为了
研究的方便，我们可以用一条虚线来表示它，但是该曲线没
有其他的任何意义。
P
A
非静态过程
B
o
V
准静态过程是一种理想的极限，但作为热力学的基础，我们要着重研究它。
34
1.2.4过程与途径
典型的几种过程：

(1)热力学第一章1

热力系统选取
只交换功
过热器锅炉汽轮机
绝热系统
只交换热
发电机
绝功系统
凝汽器给煤
给水泵发电
既交换功工质质量不变也交换热
闭口系统
热力系统
m W 4 Q
1 开口系 1+2 闭口系 1+2+3 绝热闭口系 1+2+3+4 孤立系
1
2
3
非孤立系＋相关外界＝孤立系
简单可压缩系统
5 t[ C ] (t[ F ] 32) 9
O
• 答案：t＝-40℃
本节总结
• 绪论 • 第一章
•
• •
•
热能动力装置的工作过程热力系统状态参数的特征基本状态参数（温度）
课后作业
• 1－1 • 1－2（1）、（2）问
温度计感应元件的物体应具备某种物理性质，它随物体的冷热程度不同有显著的变化。

几种类型的温度计及其测量属性
温度计气体温度计液体温度计电阻温度计热电偶磁温度计光学温度计测温属性压力或体积体积电阻热电动势磁化率辐射强度
温
标
温标就是温度的数值表示法。经验温标：由选定的任意一种测量物质的某种物理性质，采用任意一种温度标定规则所得到的温标。
介物质称为工质。 • 热源（高温热源）：把工质从中吸收热能的物系称为热源。 • 冷源（低温热源）：把接收工质排出热能的物系叫做冷源。
蒸汽动力装置
1、热源，冷源 2、工质（水、蒸汽） 3、膨胀做功 4、循环 (加压、加热、膨胀做功、放热)
过热器锅炉
汽轮机
发电机
凝汽器

绪论及热力学第一定律(课件)

热力学系统的分类
封闭系统、开放系统和孤立系统。
简单系统能量平衡原理
1
系统能量变化
系统能量变化包括内能变化、焓的变化等。
2
热传递和功交换
热传递是指由温度差引起的能量传递，功交换是指外界对系统或系统对外界的能量转化。
3
热力学第一定律
能量守恒原理，系统能量的变化等于热传递和功交换的代数和。
热力学第一定律的表达方式
热力学与可持续发展、能源转化等领域的深入研究。
绪论及热力学第一定律
热力学是研究能量转化和系统性质变化的科学。本课件介绍了热力学基础概念、简单系统能量平衡原理、热力学第一定律的表达方式和应用，以及热力学的意义和未来研究方向。
热力学基础概念
热力学的定义
研究能量转化和系统性质变化的科学。
系统和环境
分别指要研究的物体或空间，以及与之相互作用的周围环境。
内能和焓
内能是系统分子之间相互作用引起的能量，焓是等压过程中的内能与体积乘积。
热力学第一定律的数学表达式
内能与焓的变化等于热传递和功交换的代数和。
控制体和控制面
控制体是用于分析能量流动的空间，控制面是控制体的边界。
热力学第一定律的应用
物质的状态方程
通过研究压强、体积和温度之间的关系，得出物质的状态方程。
定容过程和定压过程
压力恒定的过程为定容过程，体积恒定的过程为定的过程为等温过程，无热量交换的过程为绝热过程。
总结
热力学第一定律的意义
揭示了能量转化的基本规律，为研究能源利用和系统优化提供基础。
热力学的应用导向
为工程设计和科学研究提供理论支持和实用方法。
未来研究方向

化工热力学绪论要点

5.想得到1 000 mL 60℃的热水，可用2种办法来获得：(1)取
1 000 mL水直接加热到60℃；(2)取一定量的水加热到100℃，
再与一定量的常温水混合得到l 000 mL60 的热水．哪种方法
更加节能？
2018/10/7 2
Shanghai university
反应物 A
+
反应物 B
产物C或D或E？
可行性问题：A和B 作用，能否得到目标产物C？需要什么分离条件？解决方法：化工热力 0 学——用GT , p 判断
2018/10/7
化学平衡问题：什么工艺条件下目标产物C的产率最高？解决方法：化工热力学——用 GT , p 判断 0
5
Shanghai university
化工热力学
Chemical Engineering Thermodynamics
上海大学环境与化学工程学院化工系
2018/10/7
1
Shanghai university
1.水变油？
2.为什么在冬天，液化气钢瓶中还有较多液体却不能点燃？
3.节能是和谐社会所倡导的重要理念，但节能的实质与依据是什么？ 4.从天然植物中提取香精、色素等有效成分常用超临界萃取技术，萃取剂为何常选用CO2？
2.分离问题 A和B 含A、B、C、D、 E 的混合物纯C D和E
进一步参加反应
所需产品副产物
怎样分离，才能得到纯物质C?
相平衡
能量的有效利用
2018/10/7
6
Shanghai university
三、化工热力学的任务与内容
单相系统相平衡
物性研究：密度、热容、焓、熵、逸度系数、活度系数

第1章热力学第一定律-讲稿

•研究化学变化的方向和限度--热力学第二定律。
2 热力学的方法和局限性
热力学方法
•研究对象是大数量分子的集合体，研究宏观性质（简述），所得结论具有统计意义。
•只考虑变化前后的净结果（始、终态），不考虑变化的细节和物质的微观结构，就可得到可靠结论。
•在一定条件下，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。
V , m , U , H , S , A , G ,
强度性质强度性质与系统的数量无关。例如：
p , T , , ,
4 系统的性质
广度性质与强度性质关系
强度性质物广质延的性量质
Vm
V n
U
m
U n
Sm
S n
强度性质广广延延性性质质((12))
m V
5 热力学平衡态
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：
功可分为体积功（We）。和非体积功（ W′，如表面功、电功、机械功等）两大类。总功:W = We + W’
体积功的一般计算公式为：δW =－pedV
注意：热和功都是能量传递的形式，只有系统发生状态变化时才伴随发生，没用过程就没有热和功。 Q和W的数值大小与变化途径有关，过程不同，其数值不同。所以，Q和W是过程量，而不是状态函数。
第1章热力学第一定律-讲稿
绪论
1、什么是物理化学?
无机化学
分析化学
有机化学化学物理化学
化学生物学
高分子化学
物理化学是化学学科的一个分支
绪论
1、什么是物理化学?
热
电
温度变化
压力变化体积变化
化学反应

gl.热力学统计物理绪论

• 简单系平衡态的物态方程,可写为 f( p,V,T)=0 通常写为形式 p=p(V,T ); 或为T=T (p, V); 或为V=V(p, T)
• 物态方程由实验获得; 也可由统计物理导出 • 物态方程是热力学统计物理学基本的、重要的方程;是寻求的
重要目标之一; 描述系统的平衡态、准静态过程等等都需要物态方程, 物态方程具有极为重要的理论和应用价值
式中的 A, B, C, D, ; A, B, C, D,为位力(Virial)系数,
通常由实验测定
(3)(n=1mol的)范德瓦尔斯(Waals,van der)方程
(
p

a v2
)(v

b)=RT
式中 a, b为修正系数,由实验测定
采用合适的Virial系数,则Onnes方程的一级近似、二级近似分别
W đW pdV (V ) 17
(2)液体薄统计物理-绪论
如图例,长为L的金属丝浸触的皂液膜
有两个表面, 故所受皂液膜表面张力的
大小为T= 2L.则作用在长为L的金属
金属丝
T=(2L) F=T
L
皂液膜
dA dx
丝上的外力F 克服液膜表面张力T 所
为理想气体的物态方程和范德瓦尔斯方程
GL.热力学统计物理-绪论
10
GL.热力学统计物理-绪论
(4)简单固相系统、液相系统的物态方程
在一定温度范围,系统的等压热膨胀系数、等温压缩系数 T 的
值很小,可视为常量,在此前提下,将简单固相、液相系统的体积在
T=T0, p=p0 附近展开,取一级近似,则有以下称为:简单固相、液
V ( p )T
(
p T
)V
(