西安交大第1章-热力学第一定律及其应用(材料)解析.ppt

第一章热力学第一定律体系与环境体系的性质热力学平衡态状态函数热和功基本概念:(System)在科学研究时必须先确定研究对象,把一部分物质与其余分开,这种分离可以是实际的,也可以是想象的。这种被划定的研究对象称为体系,亦称为物系或系统。环境(surroundings)与体系密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。2020/9/18体系分类根据体系与环境之间的关系,把体系分为三类:(1)敞开体系(opensystem)体系与环境之间既有物质交换,又有能量交换。2020/9/18体系分类根据体系与环境之间的关系,把体系分为三类:(2)封闭体系(closedsystem)体系与环境之间无物质交换,但有能量交换。2020/9/18体系分类根据体系与环境之间的关系,把体系分为三类:(3)孤立体系(isolatedsystem)体系与环境之间既无物质交换,又无能量交换,故又称为隔离体系。有时把封闭体系和体系影响所及的环境一起作为孤立体系来考虑。2020/9/18体系分类2020/9/18二体系的性质用宏观可测性质来描述体系的热力学状态,故这些性质又称为热力学变量。可分为两类:广度性质(extensiveproperties)又称为容量性质,它的数值与体系的物质的量成正比,如体积、质量、熵等。这种性质有加和性,在数学上是一次齐函数。强度性质(intensiveproperties)它的数值取决于体系自身的特点,与体系的数量无关,不具有加和性,如温度、压力等。它在数学上是零次齐函数。指定了物质的量的容量性质即成为强度性质,如摩尔热容。2020/9/18三热力学平衡态当体系的诸性质不随时间而改变,则体系就处于热力学平衡态,它包括下列几个平衡:热平衡(thermalequilibrium)体系各部分温度相等。力学平衡(mechanicalequilibrium)体系各部的压力都相等,边界不再移动。如有刚壁存在,虽双方压力不等,但也能保持力学平衡。2020/9/18热力学平衡态相平衡(phaseequilibrium)多相共存时,各相的组成和数量不随时间而改变。化学平衡(chemicalequilibrium)反应体系中各物的数量不再随时间而改变。当体系的诸性质不随时间而改变,则体系就处于热力学平衡态,它包括下列几个平衡:2020/9/18四状态函数体系的一些性质,其数值仅取决于体系所处的状态,而与体系的历史无关;它的变化值仅取决于体系的始态和终态,而与变化的途径无关。具有这种特性的物理量称为状态函数(statefunction)。状态函数的特性可描述为:异途同归,值变相等;周而复始,数值还原。状态函数在数学上具有全微分的性质。2020/9/18