热力学第一定律课件

则 dX＝X dt＋X du t u ut
例 如n一 ：定 时 U＝ ， f（T，V）
则 dU＝U dT＋U dV
TV
VT
（2）广度量和强度量
描述热力学系统的性质分为：
广度量：系统分割成若干部分时具有加和关系的 性质。如Ｖ、Ｈ、Ｕ、Ｇ、Ａ等。
强度量：系统分割成若干部分时不具有加和关系
的性质，如p、Ｔ和组成等。
a. 状态函数X的值取决于系统的状态（呈单值函数），有： b. a） p＝f(n T V），U＝f(n T V)….. c. b) X的改变量ΔX与状态变化的路径无关（状态函数
法）
状态函数法
若系统由同一始态分别经A、B不同途径到
达相同终态，即：
X1
A B
X2
根据状态函数的性质，状态函数X的改变量ΔX
两者的关系：广度量的摩尔量是强度量，如摩尔
体积Ｖm等。
（3）平衡态
热力学研究的都是平衡状态，条件： （1） 热平衡：系统内无隔热壁处处温度相等 （2）力平衡：系统内无刚性壁处处压力相等 （3） 相平衡：宏观上各相间没有物质传递 （4）化学平衡：宏观上化学反应停止
热力学平衡状态是稳定状态 亚稳定状态：热力学上不稳定的状态，但段时间存在
绝热过程：系统与环境间无热交换的过程。。
循环过程：经历一系列变化后又回到始态的过程。 循环过程前后状态函数变化量均为零 。
可逆过程(reversible process)：系统经历某过程
后，能够通过原过程的反向变化而使系统和环境都回
到原来的状态(在环境中没有留下任何变化)，为可逆
过程。
可逆过程是在无限接近平衡条件下进行的过程， 即：Te=TdT，pe=p dp；可逆过程是一种理想化的 过程。
描述系统需要用到热力学性质，研究 系统要涉及状态和状态变化。
封闭、隔离、敞开系统
封闭系统(closed system)： 与环境间有热、功等能量形式的交换而
无物质交换的系统。———作为我们的研 究对象。 隔离系统(isolated system)：
与环境间既没有物质交换，又没有能量 交换的系统，又称孤立系统。 敞开系统(open system)：
如：过饱和蒸气、过冷水、过热液体、过饱和溶液
3. 过程与途径
过程：系统从某一状态变化到另一状态的经历 途径：状态变化的具体步骤
X1
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A B
X2
过程与途径不作严格区分 常见过程：
恒温过程：变化过程中始终有Ｔ(系) = T(环) = 常数。
仅Ｔ(始) = T(终) = T(环) = 常数为等温过程。
3. 过程与途径
③W的分类：
体积功：系统因体积变化而与环境交换的功，其本 质为机械功。
非体积功（符号W’ ，指除了体积功之外的其它功
。如电功、表面功。）
# 在基础热力学中，一般只考虑体积功，即 W’ =0
④体积功的计算：
V1P am b V2
对微小变化
Wpamdb V
对宏观变化
W pamd b V
式中加“－”，
第二章
热力学第一定律
Chapter2
the First Low of Thermodynamics
目的和任务
解决系统发生化学变化及其所伴随的物理变化 时，与外界交换能量的定量计算。即下述三类变化 过程的Q、W 的计算：
•（1）单纯pVT变化 •（2）相变化 •（3）化学变化
基本要求
理解热力学概念：平衡态、状态函数、可逆过程、反应 进度、热力学标准态；
与环境间既有物质交换又有能量交换 的系统，又称开放系统。
2.状态与状态函数 (the state and stat function)
（1）状态和状态函数 状态： 静止的系统内部所处的状态
（如：教室内 的空气） 状态函数：描述系统状态的物理量（热力学性质）
状 态 f（ n＝ TpVU ..） .
状态函数的性质：
4.功和热
（1）功(work)：是系统与环境间因内部粒子有序运
动而交换的能量，符号Ｗ．
①Ｗ的性质：过程函数，其值与变化过程有关．即
状态1
Ａ
Ｂ
状态2
WA WB
②Ｗ的正负号规定： 环境对系统做功 ： W 0
注意:
系统对环境做功W： 0
a.分别以系统和环境为研究对象时，功的绝 对值相等，符号相反。
b.微小变化的功---- W , 不能d写 W (w成 a?y)
恒温过程：变化过程中始终有Ｔ(系) = T(环) = 常数。
仅Ｔ(始) = T(终) = T(环) = 常数为等温过程。
恒压过程：变化过程中始终p(系) = p(环) = 常数。
ｐ(始) = ｐ(终) = ｐ(环) = 常数，为等压过程； 仅仅是ｐ(终) = ｐ(环) = 常数，为恒外压过程
恒容过程：过程中系统的体积始终保持不变。
实际过程都是不可逆过程（irreversible process）。
研究可逆过程的意义
1. 某些实际过程可近似当做可逆过程处理 2. 为提高实际过程的效率提供了参考依据 3. 实际过程的限度－－平衡，可用可逆过程来
描述。 4.在热力学中，实际变化过程的状态函数的改
变量无法计算时，需设计一系列可逆过程来进 行计算。的基础。
（3）主要方法：状态函数法
§2.1 基本概念及术语
系统与环境 状态与状态函数 过程与途径
1.系统与环境
系统(system)：我们所研究的那部分物质世界； 环境(surounding)：与系统相关的部分。
系统与环境间有界面(假想的或真实的)分开，
可以有物质和能量的交换。
系统分为：封闭系统、敞开系统和隔离系统。
X X2 X1与变化途径无关，即： XA XB
因此，当实际为 变A化 ，途 其 X又 径无法计算时 们可以另设合 B去 理计 途算 X 径 。这就是热力学 基本方法，也在 是学 同习 学中 们应该的 重方 点法 掌。 握
b.状态函数的微小变化dX为全微分
X
d X2
X1
X X2X1
若 X＝f（t，u）
way?
功的计算分析：
Wpamd b V
理解热力学第一定律的叙述和数学表达式；
理解热力学能、焓、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、
标准摩尔燃烧焓等概念；
• 掌握下述三类变化过程的热、功、 U、 H 的计算
•（1）pVT 变化；（2）相变化；（3）化学变化
•所需知识： （1）基本公式；
•
（2）状态方程（理气）和有关物性数据（摩
尔热容、 相变焓、饱和蒸气压等）。