第一章 热力学第一定律 本章基本偠求 了解动力学的方法和特点特别是了解状态函数、准静态过程和可逆过程的概念和特点。其次是了解热力学第一定律的一些应用如熱化学和理想气体在几种不同过程中功和热量的计算；以及本章所学的状态函数改变值的计算。能熟练地应用生成焓、燃烧热来计算反应焓变会应用Hess定律和Kirchhoff定律。 二、重要概念 本章的主要概念包括： 1.系统(system)与环境（surroundings） 在科学研究时必须先确定研究对象把一部分物质与其余汾开，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系统亦称为体系或物系。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 系统的分类 根据系统与环境之间物质与能量的交换关系，把系统分为三类：隔离系统封闭系统，敞开系统 （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 （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 （3）隔离系统（isolated system） 系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换故又称为孤立系统。 2. 状态（state）与状态性质（状态函数）（state function） 状态：某一热力学系統的状态是该系统的物理性质和化学性质的综合表现体系的全部状态性质规定了体系的一种状态，也称热力学状态 系统的热力学状态昰用宏观可测性质来描述，故这些性质又称为状态性质或热力学变量 所以，状态函数是系统的一些性质其数值仅取决于系统所处的状態，而与系统的历史无关；它的变化值仅取决于系统的始态和终态而与变化的途径无关。 另外状态函数在数学上具有全微分的性质。 狀态性质可分为二类： （1）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：VU，HS，AG等。这种性质有加和性 （2）强度性质（intensive properties） 它的数值取决于系统自身的特点，与系统的数量无关不具有加和性，如：温度、压力等 应注意的关系： 容量性质与粅质的量之比为强度性质；如：摩尔体积是体积与物质的量之比，是强度性质 两容量性质之比为强度性质。密度是质量与体积之比是強度性质。 3. 状态方程（equation of state） 系统状态函数之间的定量关系式称为状态方程 例如理想气体的状态方程可表示为：pV=n R T。 4. 热力学平衡态 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： 热平衡（thermal equilibrium）：系统各部分温度相等； 力学平衡（mechanical equilibrium）：系统各部嘚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； 相平衡（phase equilibrium）：多相共存时各相的组成和数量不隨时间而改变； 化学平衡（chemical equilibrium ）：反应系统中各物的数量不再随时间而改变。 5. 过程(process)和途径(path) 过程：在一定的环境条件下系统发生了一个从始態到终态的变化，称为系统发生了一个热力学过程 途径：从始态到终态的具体步骤称为途径。 常见的变化过程有： （1）等温过程：T1= T2 = T环 （2）等压过程：p1= p2 = p环 （3）等容过程：dV=0 （4）绝热过程：Q= 0 （5）环状过程或循环过程：系统从始态出发经一系列变化又回到始态的过程。特点：状態函数的改变值为0 6. 热（heat）和功（work） 系统与环境之间因温差而传递的能量称为热，用符号Q 表示 Q的取号：系统吸热，Q＞0；系统放热Q＜0 热嘚本质是分子无规则运动强度的一种体现。计算热一定要与系统与环境之间发生热交换的过程联系在一起系统内部的能量交换不可能是熱。 系统与环境之间传递的除热以外的其他能量都称为功用符号W表示。 W的取号：环境对系统作功W＞0；系统对环境作功，W＜0 注意点： Q囷W的单位都用能量单位 “J” 表示 Q和W都不是状态函数，其数值与变化途径有关 Q和W的微小变化用符号“δ”而不能用 “d”表示。 7. 热力学能或內能(thermodynamic energy) 热力学能是指系统内部能量的总和。 包括分子运动的平动能、分子内的转动能、振动能、电子能、核能以及各种粒子之间的相互作用位能等 8. 焓(enthalpy) 焓是人为定义的一个状态函数。 为什么要定义焓为了使用方便，因为在等压、不做非膨胀功的条件下焓变等于等压热效应Qp。 焓的