热力学基本概念.ppt
第二节 热力学基本概念,系统(System)研究对象称为系统,也称体系。,环境(surroundings)与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。,一、系统与环境,根据系统与环境之间的关系,把系统分为三类:,(1)敞开系统(open system)系统与环境之间既有物质交换,又有能量交换。,一、系统与环境,(2)封闭系统(closed system)系统与环境之间无物质交换,但有能量交换。,一、系统与环境,(3)孤立系统(isolated system)系统与环境之间既无物质交换,又无能量交换。热力学上有时把系统和环境加在一起的总体看成是孤立系统。,一、系统与环境,广度性质(extensive properties)性质的数值与系统的物质的数量成正比,如V、m、熵等。这种性质具有加和性。,强度性质(intensive properties)性质的数值与系统中物质的数量无关,不具有加和性,如温度、压力等。,系统的性质决定系统状态的物理量,二、系统的性质,系统的广度性质与强度性质之间有如下关系:广度性质(体积V)强度性质(密度d)=广度性质(质量m),二、系统的性质,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:,(1)热平衡(thermal equilibrium)系统各部分温度相等。,(2)力学平衡(mechanical equilibrium)系统各部的压力都相等。,三、热力学平衡态,(3)相平衡(phase equilibrium)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(chemical equilibrium)反应系统中各物的数量不再随时间而改变。,状态系统的状态是系统一切性质的综合表现 系统的性质是彼此相互关联的,只要用系统的几个独立的性质就能完全描述系统的状态。实践表明:对于含有 n 种物质的的均相封闭系统的定态,只要指定 n+2 种系统的性质,系统的状态也就完全确定了。通常采用温度、压力和诸种物质的量。,四、状态函数与状态方程,1.状态函数热力学性质称为系统的状态函数。它具有以下特点:(1)状态函数是状态的单一函数。(2)系统的状态发生变化,状态函数的变化值取决于系统始、终态。与所经历的途径无关。(3)状态函数的微小变化,在数学上是全微分。(4)不同状态函数的集合(和、差、积、商)也是状态函数。,四、状态函数与状态方程,例如,设某状态函数为x,则:,即:,异途同归 值变相等,四、状态函数与状态方程,循环过程:,周而复始 值变为零,四、状态函数与状态方程,2.状态方程状态函数之间的定量关系式称为状态方程。,例如:某理想气体的封闭系统,其状态方程为:pV=n RT,四、状态函数与状态方程,1.过程状态所发生的一切变化称为过程。,2.途径完成某一状态变化所经历的具体步骤称为途径。由同一始态到同一终态的不同方式称为不同的途径。,五、过程与途径,热和功是能量传递或交换的两种形式:,1、热(heat)-系统质点的无序运动而传递的能量称为热,用符号Q 表示。Q的取号:,体系吸热,Q0;,体系放热,Q0。,2、功(work)-系统质点的有序运动与环境之间传递能量都称为功,用符号W表示。,系统对环境作功,W0,环境对体系作功,W0,六、热和功,功的种类:,在化学热力学中,将功分为两种,即体积功(W)和非体积功(W);经常遇到的是体积功。,六、热和功,再见!,