热力学第一定律基本概念.pptx

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1、一、系统与环境系统：系统：划定的研究对象划定的研究对象环境：环境：与系统相关联的其余部分与系统相关联的其余部分划定界面：划定界面：实际存在的实际存在的想象的想象的系统分类：系统分类：敞开系统：有物质交换敞开系统：有物质交换有能量交换有能量交换封闭系统：无物质交换封闭系统：无物质交换有能量交换有能量交换隔离系统：无物质交换隔离系统：无物质交换无能量交换无能量交换(孤立系统孤立系统)想象的实际存在的封闭系统开放系统隔离系统第1页/共14页二、系统的性质 各种广度性质的摩尔值强度性质性质描述系统的物理量广度性质（容量性质）：其值与物质量成正比，具加和性。如体积，质量。强度性质：其值与物质量无关，不具

2、加和性。如温度、压力、密度、粘度。如第2页/共14页三、热力学平衡态包括：力平衡压力相等热平衡温度相等相平衡各相组成和数量不变化学平衡组成不变系统的性质不再变化第3页/共14页四、状态和状态函数各种状态变量之间互有联系，确定系统的状态，只要指定其各种状态变量之间互有联系，确定系统的状态，只要指定其中的几个，称中的几个，称独立变量独立变量对于一定物质量的封闭系统，在无化学变化和相变时，一般对于一定物质量的封闭系统，在无化学变化和相变时，一般指指定定二二个个独独立立变量，系统的状态就确定了。变量，系统的状态就确定了。状态函数系统的性质与其状态相互对应，系统的性质是状态的函数，或状态变量 状态的独立

3、变量第4页/共14页四、状态和状态函数1状态函数的值只取决于当时的状态，与其历史无关。状态函数的值只取决于当时的状态，与其历史无关。状态函数的特征2状态函数的变化只取决于始态和终态，与变化的途径无关。3状态恢复原状，状态函数的变化为零。全微分的环积分为零，即经过一个循环过程后，状态函数的变化为零。以上特点，在数学上可以用全微分描述以上特点，在数学上可以用全微分描述如V=f(T,p)第5页/共14页四、状态和状态函数理想气体状态方程：pV=nRTp:Pa V:m3 n:molR:8.314 J K-1 mol-1 T:K状态方程状态函数之间的定量关系式。第6页/共14页五、过程与途径过程：过程：

4、系统从始态到终态发生的变化系统从始态到终态发生的变化途径：途径：系统完成一个过程的具体方式和步骤系统完成一个过程的具体方式和步骤第7页/共14页六、功和热1热热Q：由温度差异引起的能量传递，由温度差异引起的能量传递，规定：规定：系统吸热，系统吸热，Q为正值为正值系统放热，系统放热，Q为负值为负值显热：显热：热量传递时，系统的温度改变。热量传递时，系统的温度改变。如水如水50 C100 C潜热：潜热：热量传递时，系统的温度不变。热量传递时，系统的温度不变。如水如水100 C蒸发蒸发热是一种由质点无序运热是一种由质点无序运动平均强度不同传递的能量动平均强度不同传递的能量热不是状态函数，热不是状态函

5、数，Q的大小与途径有关的大小与途径有关第8页/共14页六、功和热2功功W：除热以外的其他能量传递形式除热以外的其他能量传递形式规定：规定：系统做功，系统做功，W为负为负环境做功，环境做功，W为正为正功有多种形式功有多种形式：功广义力（强度）：功广义力（强度）x 广义位移（容量）广义位移（容量）机械功机械功 F d l体积功体积功-p dV电电 功功 E dQ表面功表面功 dA可见功是质点有序运动时交换的能量可见功是质点有序运动时交换的能量功也不是状态函数，功也不是状态函数，W的大小与途径有关的大小与途径有关功分为两类：功分为两类：体积功（膨胀功）体积功（膨胀功）,非体积功非体积功 W（非（非膨

6、胀功，膨胀功，有用功）有用功）第9页/共14页六、功和热体积功的计算热源气体膨胀做功 W=-F外 l =-p外 A l =-p外 V若压力是分段变化的 W=-p i Vi若压力是连续变化的W=-p外dV lF外第10页/共14页六、功和热等容过程dV=0,W=0真空膨胀过程p外=0,W=0等压过程W=-p外(V2-V1)=-p外 V可逆过程W=-p内dV理想气体等温可逆过程因为T 不变，p1V1=p2V2 W=-p外dV第11页/共14页六、功和热例1 mol 理想气体27 C10 p 1 mol 理想气体27 C1 p(1)等温可逆(2)恒外压 p(3)真空(1)=-5741 J(2)W2=-p外外(V2-V1)=-2246 J(3)W3=0第12页/共14页制作：陈纪岳制作：陈纪岳请转下一节返回返回第13页/共14页感谢您的观看！第14页/共14页