第1章 热力学第一定律 物理化学

时间:2025-07-11

大学 物理化学 杨亚提 课件

第一章 热力学(thermodynamics)第一定律热力学基本概念 热力学第一定律

热与过程功与过程1

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热力学定义:

研究热功及其转换规律的科学即为热力学。把热 力学的基本原理用来研究化学现象以及和化学有 关的物理现象,就形成了化学热力学。

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基础:热力学三大定律热力学第一定律:化学现象中的能量守衡定律。 主要解决化学变化中的热效 应问题。确定了内能(U)函 数,导出了焓(H)函数。 热力学第二定律:指定了化学及物理变化的可 能性、方向性及进行的限度

问题。确定了熵(S) 函数,提出了熵判据。3

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热力学第三定律:提出了熵(S)的求算原则。两定律的结合:定义了

Helmholze free energy (F)Gibbs free energy(G)

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研究方法:考察体系变化前后——起始状态 与终了状态之间函数的改变量来 做出方向和限度上的判断。 U H S G

T 1 , P 1 , V1 , U 1 , H1 , S 1 , G 1

?

T 2 , P 2 , V2 , U 2 , H2 , S 2 , G 2

始态

< 0 = O > 0

终态

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第一节 热力学基本概念 一、系统与环境(System and surrounding)系统(System)(物系或体系)被划定的研究对象。 环境(surroundings)

与系统密切相关、有相互 作用或影响所能及的部分。6

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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)

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(2)封闭系统(closed system)

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(3)孤立系统(isolated system)

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二、系统的性质广度性质(extensive properties) 又称为容量性质,它的数值与系统的物质的 量成正比,如体积、质量、熵等。这种性质有加 和性。

强度性质(intensive properties) 与系统的数量无关,不具有加和性,如温度、 压力等。10

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三、状态函数(state function)状态:系统里一切性质(包括物理、化学性质) 的综合表现。 状态函数:系统里的宏观性质----热力学函数、状

态性质或热力学性质。例 理想气体的p、V、T、n都可称为状态函数。

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特性: 状态函数在数学上具有全微分的性质。

状态函数有特征 状态一定值一定 殊途同归变化等 周而复始变化零

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问题:

体系的同一状态能否具有不同的体积?体系的不同状态能否具有相同的体积?

体系的状态改变了,是否其所有的状态性质都要发生变 化?体系的某一个状态函数改变了,是否其状态必定发生变 化?

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四、热力学平衡态(thermodynamic equilibrium state)

热平衡(thermal equilibrium)力学平衡(mechanical equilibrium)

物质平衡(material equilibrium)-----------化学平衡和相平衡

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五、过程与途径(process and path)

process:状态随时间变化的经过(系统状态所发生的一切变化)。

path

: 完成某一过程的具体步骤或具体路线。

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常见的变化过程

(1)等温过程(isothermal process) T系= T环 (2)等压过程(isobaric process) p系 = p 环 (3)等容过程(isochoric process) V不变

(4)绝热过程(adiabatic process) 在变化过程中,体系与环境不发生热的传递。 (5)循环过程(cyclic process)16

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