冶金熱力學(xué)的性質(zhì)-熱力學(xué)基本概念(存儲(chǔ)版)
【正文】 b、是單值函數(shù)，連續(xù)的，可微分的 c、具有全微分性 例：封閉物系中，一定物質(zhì)的量的氣體是溫度、壓力的函數(shù)，即 V＝ f(T,p) dPPVdTTVdV TP )()( ?????? 體積的微分可以寫成： 冶金學(xué)院硅酸鹽教研室 第一節(jié) 熱力學(xué)基本概念 三、過程與途徑 定義 過程：物系狀態(tài)發(fā)生的任何變化稱為過程 途徑：物系狀態(tài)發(fā)生變化的具體步驟 始態(tài) 終態(tài)（ n ， T1， P1， V1） — — → （ n ， T2， P2， V2） 途徑 I 等 T 等 P （ n ， T1， P2， V`2） 途徑 II例： 冶金學(xué)院硅酸鹽教研室 第一節(jié) 熱力學(xué)基本概念 幾個(gè)重要的過程 a ）等溫過程： T 始 =T 終 =T 環(huán)b ）等壓過程： P 始 =P 終 =P 環(huán)c ）等容過程： V 始 =V 終d ）等溫等壓過程： a ， b 二者都具備e ）絕熱過程：體系與環(huán)境之間沒有熱量傳 遞，只有功的傳遞f ）循環(huán)過程：體系由一始態(tài)出發(fā)，經(jīng)一系列 變化過程又回到原來的狀態(tài)）等溫過程： 始 終 環(huán)）等壓過程： 始 終 環(huán)）等容過程： 始 終）等溫等壓過程： ， 二者都具備）絕熱過程：體系與環(huán)境之間沒有熱量傳遞，只有功的傳遞）循環(huán)過程：體系由一始態(tài)出發(fā)，經(jīng)一系列變化過程又回到原來的狀態(tài)冶金學(xué)院硅酸鹽教研室 例 1 ：等 T 過程：理氣的等溫膨脹過程( 298 K, 5 Pθ, 1d m3 ) ( 29 8K, Pθ, 5d m3 ) 例 2 ：等 P 過程：理氣的等壓膨脹過程 (298K , Pθ, V1 ) ( 373 K , Pθ, V 2)例 ：等 過程：理氣的等溫膨脹過程例 ：等 過程：理氣的等壓膨脹過程第一節(jié) 熱力學(xué)基本概念 例 冶金學(xué)院硅酸鹽教研室 第一節(jié) 熱力學(xué)基本概念 一、熱、功和內(nèi)能 熱 定義 ：物系與環(huán)境之間因溫度差別而交換的能量 符號(hào)： 體系從環(huán)境吸熱為 Q0，“ +” 體系向環(huán)境放熱為 Q0， “ ” 單位：國際單位（ SI），焦耳（ J）， KJ 熱量計(jì)算： Q=C△ T 冶金學(xué)院硅酸鹽教研室 第一節(jié) 熱力學(xué)基本概念 功 定義 ： 物系與環(huán)境之間除熱之外一切其它方式傳遞的 能量 符號(hào)： 體系對(duì)環(huán)境做功 W0，“ +” 環(huán)境對(duì)體系做功 W0， “ ” 單位：國際單位（ SI），焦耳（ J）， KJ 說明：功和熱都不是體系的性質(zhì)，只與變化的過程 有關(guān)。 特點(diǎn) : a、物系與環(huán)境之間有確定的界面 b、這種界面可以是真實(shí)的也可以是虛構(gòu)的 c、物系與環(huán)境的劃分不是固定不變的 冶金學(xué)院硅酸鹽教研室 第一節(jié) 熱力學(xué)基本概念 例 : 冶金學(xué)院硅酸鹽教研室 第一節(jié) 熱力學(xué)基本概念 分類 物系分類 孤立物系：物系與環(huán)境之間無能量也無物質(zhì)交換 封閉物系：物系與環(huán)境之間有能量交換無物質(zhì) 交換 敞開物系：物系與環(huán)境之間既有能量交換也有物質(zhì)交換 冶金學(xué)院硅酸鹽教研室 第一節(jié) 熱力學(xué)基本概念 二、狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù) 性質(zhì) ：描述物系狀態(tài)的宏觀物理量 分類 強(qiáng)度性質(zhì)：與物系中物質(zhì)的量無關(guān)。其變化量由物系的初、終態(tài)決定。于是，輪子不會(huì)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去而對(duì)外做功，只會(huì)擺動(dòng)幾下，便停在右圖中所畫的位置上。 特點(diǎn)： a、可逆過程是以無限小的變化進(jìn)行的，整個(gè)過程是由一連串無 限接近平衡的狀態(tài)所構(gòu)成 b、只要沿著原來過程的反方向，按同樣的條件和方式進(jìn)行，可 使物系和環(huán)境都完全恢復(fù)到原來的狀態(tài) C、在可逆過程中，物系對(duì)環(huán)境做最大功，環(huán)境對(duì)物系做最小功 一、可逆過程 冶金學(xué)院硅酸鹽教研室 第四節(jié) 可逆過程與可逆體積功 意義： a、可逆過程是科學(xué)的抽象，是理想過程，自然界并不 存在 b、可逆過程為實(shí)際過程的極限過程，可逆過程體系對(duì) 環(huán)境做最大功，說明可逆過程的效率最高，最經(jīng)濟(jì) C、其他熱力學(xué)函數(shù)要借助可逆過程求得 冶金學(xué)院硅酸鹽教研室 第四節(jié) 可逆過程與可逆體積功 二、恒溫可逆功的計(jì)算 當(dāng)氣體經(jīng)過可逆膨脹體積有 V1變化至 V2是，做的 體積功為： ?? 21VV dVPW當(dāng)氣體為理想氣體，有： nR TPV ?1） 2） 2）式代入 1）式，得： 1221 VVnRTL ndVVnRTVV?? ?恒溫下氣體的 P與 V成反比，故有： 21PPnRTL nW ?冶金學(xué)院硅酸鹽教研室 第四節(jié) 可逆過程與可逆體積功 理想氣體絕熱可逆方程的推導(dǎo)： 三、絕熱可逆功 冶金學(xué)院硅酸鹽教研室 積分： Cv , ml n(12TT)= R ln(21VV)2121,12)1(VVLnVVLnCCCTTLnmVmVmP???? ?VPmVmPCCCC??,?積分：第四節(jié) 可逆過程與可逆體積功 令： 冶金學(xué)院硅酸鹽教研室 第四節(jié) 可逆過程與可逆體積功 12TT = 121 )( ??VV上式即為理想氣體絕熱過程可逆過程方程式 得： 結(jié)合理想氣體的狀態(tài)方程，還可以得到： ?? 2211 VpVp ??? 12121??????????ppTT冶金學(xué)院硅酸鹽教研室 第四節(jié) 可逆過程與可逆體積功 理想氣體絕熱可逆過程所作體積功的推導(dǎo)： ?? ?? 2121 11VVVV dVV VppdVW ???? 2111 VV VdVVp ?? ?????? ??? ?? 111211 111 ???? VVVp冶金學(xué)院硅酸鹽教研室 第五節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng) 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)通常是指恒溫恒壓或恒溫恒容、且 不做非體積功的條件下，反應(yīng)放出或吸收的熱量。39。39。2239。克勞休斯把這個(gè)函數(shù)命名為 熵 ，并將其定義為 rTQds ??????? ?rBAABBA TQSSS ? ?????????? ?或 冶金學(xué)院硅酸鹽教研室 第六節(jié) 熱力學(xué)第二定律及熵 因?yàn)? （三）克勞休斯 不等式 所以 rir ?? ? irir ???????? ??121?121TTr ???1212 11TTir?????????? ?02211 ????????
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