第二章热力学第一定律 BUCT The First Law of Thermodynamics §2-1 热力学基本概念及术语 §2-2 热力学第一定律 §2-3 恒容热、恒压热、及焓 §2-4 摩尔热容 §2-5热力学第一定律对理想气体的应用 §2-6热力学第一定律对实际气体的应用 §2-7 热力学第一定律对相变化的应用 §2-8 热力学第一定律对化学变化的应用 2
2 BUCT 第二章热力学第一定律 The First Law of Thermodynamics §2-1 热力学基本概念及术语 §2-2 热力学第一定律 §2-3 恒容热、恒压热、及焓 §2-4 摩尔热容 §2-5 热力学第一定律对理想气体的应用 §2-6 热力学第一定律对实际气体的应用 §2-7 热力学第一定律对相变化的应用 §2-8 热力学第一定律对化学变化的应用
§2-1热力学基本概念及术语 BUCT 系统与环境 系统的性质 三、状态和状态函数 四、平衡态 五、过程和途径 六、过程函数 七、可逆体积功 八、热力学能 3
3 BUCT §2-1热力学基本概念及术语 一、系统与环境 二、系统的性质 三、状态和状态函数 四、平衡态 五、过程和途径 六、过程函数 七、可逆体积功 八、热力学能
一 、系统与环境 BUCT (system and surroundings 系统 我们要研究的那部分物质。即 空气 研究的对象称系统。也称系统或 体系。 水 环境 系统之外与之有直接联系的那 部分真实世界。（物质或空间） 烧杯 系统分类 (1)隔离系统（孤立系统）(Isolated system): 系统与环境无能量交换，也无物质交换。 (2)封闭系统(Closed system):系统与环境有能 量交换，无物质交换。 (3)敞开系统(Open system):系统与环境有能 量交换，也有物质交换
4 BUCT 一、系统与环境 (system and surroundings ) (1)隔离系统（孤立系统）(Isolated system)： 系统与环境无能量交换，也无物质交换。 (2)封闭系统(Closed system)：系统与环境有能 量交换，无物质交换。 (3)敞开系统(Open system) ：系统与环境有能 量交换，也有物质交换。 系统 我们要研究的那部分物质。即 研究的对象称系统。也称系统或 体系。 环境 系统之外与之有直接联系的那 部分真实世界。（物质或空间） 系统分类 系统分类 空气 水 烧杯
二、系统的性质 BUCT The Properties of System 性质 系统的宏观性质。如：p、火Tn (Properties) 等。性质可分为两类。 强度性质 与物质的数量无关，不具有加和性 Intensive properties 的性质。如：D、T、M 广延性质 与物质的数量成正比，具有加和性 Extensive properties 的性质。如：以n 广/广=强如：川而
5 BUCT 二、系统的性质 The Properties of System 系统的宏观性质。如：p、V、T、n、 Vm等。性质可分为两类。 系统的宏观性质。如：p、V、T、n、 Vm等。性质可分为两类。 与物质的数量无关，不具有加和性 的性质。如：p、T、Vm 与物质的数量无关，不具有加和性 的性质。如：p、T、Vm 强度性质 Intensive properties 广延性质 Extensive properties 与物质的数量成正比，具有加和性 的性质。如：V、n 与物质的数量成正比，具有加和性 的性质。如：V、n 广/广=强 如：V/n=Vm 性质 (Properties) 性质 (Properties)
三、状态和状态函数 BUCT 状态 State 系统所有宏观性质的综合表现 状态函数 state functions 描写系统的宏观性质 状态函数（性质）的特点： 1、状态函数的增量只与系统的始末态有关，与系 统变化的具体过程无关； 2、状态与状态函数之间是单值函数。 6
6 BUCT 三、状态和状态函数 状态 State 系统所有宏观性质的综合表现 系统所有宏观性质的综合表现 状态函数 state functions 描写系统的宏观性质 描写系统的宏观性质 状态函数（性质）的特点： 1、状态函数的增量只与系统的始末态有关，与系 统变化的具体过程无关； 2、状态与状态函数之间是单值函数
BUCT 研究热力学状态函数说明几点： 1、描述系统的状态并不需要全部性质的罗 列，用独立变化的变量来描写。 2、热力学研究的系统是平衡态，即系统的 状态函数不随时间变化。 ·热平衡 。 机械平衡 化学平衡和相平衡
7 BUCT 研究热力学状态函数说明几点： 1、描述系统的状态并不需要全部性质的罗 列，用独立变化的变量来描写。 2、热力学研究的系统是平衡态，即系统的 状态函数不随时间变化。 • 热平衡 • 机械平衡 • 化学平衡和相平衡
四、平衡态 BUCT 1 定义： 处于某状态下的系统的状态函数均不随时间 而改变时，则称为热力学平衡态. 2.平衡态必须满足的条件： ①热平衡 T不变 ②力平衡 p不变 ③相平衡 组成不变 ④化学平衡 组成不变 8
8 BUCT 四、平衡态 １．定义： 处于某状态下的系统的状态函数均不随时间 而改变时，则称为热力学平衡态． ２．平衡态必须满足的条件 ２．平衡态必须满足的条件： c热平衡 Ｔ不变 d力平衡 p不变 ③相平衡 组成不变 f化学平衡 组成不变
五、过程和途径 BUCT Process and Path 过程 系统状态发生的任何变化 途径 系统状态发生变化过程的具体历程 热力学常见过程 (1)纯pVT变化、相变化、化学变化过程。 2)可逆过程与不可逆过程。 (3)循环与非循环过程。 (4)恒温、恒压、恒容、恒外压、绝热过程。 9
9 BUCT 五、过程和途径 Process and Path (1)纯pＶＴ变化、相变化、化学变化过程。 (2)可逆过程与不可逆过程。 (3)循环与非循环过程。 (4)恒温、恒压、恒容、恒外压、绝热过程。 过程 系统状态发生的任何变化 系统状态发生的任何变化 途径 系统状态发生变化过程的具体历程 系统状态发生变化过程的具体历程 热力学常见过程 热力学常见过程
六、过程函数 BUCT 热 系统与环境因温差引起交换的能量 Heat 用Q表示。规定Q>0(正值)表示系统吸热； Q0(正值)表示系统接受功； W<0(负值)表示系统对外作功。单位J,k灯 主要讨论体积功、非体积功（非体积功用W'表示） 10
10 BUCT 六、过程函数 用Ｗ表示。规定Ｗ＞０（正值）表示系统接受功; Ｗ＜０(负值) 表示系统对外作功。单位Ｊ，kJ 主要讨论体积功、非体积功（非体积功用Ｗ′表示） 热 Heat 系统与环境因温差引起交换的能量 系统与环境因温差引起交换的能量 用Ｑ表示。规定Ｑ＞０（正值）表示系统吸热； Ｑ＜０ （负值）表示系统放热。单位Ｊ，kJ 主要讨论显热、潜热、化学过程热。 功 Work 除热之外的系统与环境交换的能量 除热之外的系统与环境交换的能量
BUCT 由于系统体积变化，系统与环境交换的能量 体积功 称为体积功。(W'=0时的W) 截面积A 热源 气体 P环 dL d =A'dL δW=FdL=(F/A)(AdL)FP环dV P环0,膨胀，系统对外作功δW0 11
11 BUCT 由于系统体积变化，系统与环境交换的能量 称为体积功。（Ｗ′ ＝０ 时的Ｗ） 由于系统体积变化，系统与环境交换的能量 称为体积功。（Ｗ′ ＝０ 时的Ｗ） δW=F·dL=(F/A)(A ·dL)= p环·dV p环0，膨胀，系统对外作功δWp，dV0 δW= - p环·dV 热源 dL dV=A·dL 截面积A P环 气 体 V 体积功