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1、11.11.1热力学热力学概论（概论（1 1）状态与状态函数）状态与状态函数1.1.11.1.1 体系和环境体系和环境我们用观察、实验等方法进行科学研究时，必须先确定所要研究的对象，把要研究的那部分物质与其余的分开（分隔面可以是实际的，也可以是想象的） ，这种被划定的对象就称为体系，体系，而体系以外，与体系密切相关，影响所及的部分则称为环境环境。例如:一个热机气缸中的气体，一个反应器中的物质，一个原电池中的物料，这些都是热力学体系，而这些体系以外的部分为环境。体系又可分为如下几种：（1）隔离体系隔离体系（或孤立体系孤立体系）:体系和环境之间既没有物质交换，也没有能量交换。（2）封闭体系：封闭体
2、系：体系和环境之间没有物质交换，但有能量交换。（3）敞开体系：敞开体系：体系和环境之间既有物质交换，也有能量交换。如一个盖着的热水瓶可近似地认为是一个隔离体系；一个盖着的，但不保温的热水瓶可认为是一个封闭体系；一个没盖的，也不保温的热水瓶可认为是一个敞开体系。1.1.2状态和状态函数状态和状态函数1.1.2.1状态函数状态函数与状态函数法与状态函数法状态：状态：某一热力学系统的状态状态指体系的物理性质和化学性质的综合表现。体系的性质体系的性质：描述体系状态的一些变量，如体积、压力和温度等称为性质性质。这些性质又可分为两类：（1）广度性质广度性质（或容量性质容量性质）：广度性质的数值与体系物质的
3、数量成正比，如体积、内能和熵等。广度性质具有加和性。（2）强度性质：强度性质：强度性质的数值与体系物质的数量无关，如温度、压力、密度和粘度等。强度性质不具有加和性。两个广度性质相除就成了强度性质，如摩尔体积和密度等。状态函数：状态函数：在热力学中，把体系的性质称为状态变量状态变量或状态函数状态函数.如:温度、压力、体积、密度和粘度等。状态函数的特点：状态函数的特点：状态函数的数值只与体系现在所处的状态有关，而与其过去的历史无关。如:一大气压下 25的水，它的密度和粘度都有确定的值，不管这水是由 0升温来的，还是由 100降温来的。1.2.2.2 状态函数法：状态函数法：状态函数的增量只与体系的
4、始末态有关，而与状态变化的过程无关。如果体系状态变化循环一周，则状态函数的增量为 0。从数学上来说，状态函数的微分是全微分，全微分沿封闭路径积分一周结果为 0。0(12 dVVVV 体积） 0(dUVVU初态末态内能）XXXXXXXXX始末末始末始）（途径）（途径对于任意状态函数：d2d12利用状态函数的上述特点,通过一个一个途径途径(1)(1)的状态函数变化值求初末态相同初末态相同的另一个另一个途径途径(2)(2)的状态函数变化值,称为状态函数法状态函数法. .如:求15，1atm.变成15，1atm.的焓变H ? lOH2 sOH2该过程（过冷水相变）为不可逆过程,没有具体对应的原理和公式
5、进行计算.根据焓 H 为状态函数,其变化值H只跟体系初末态有关,与具体历程无关的特点,可以设计初末态相同的新途径进行计算:1.1.3 平衡态必须满足条件：平衡态必须满足条件：以强度性质度量 热平衡（thermal equilibrium） ：各处温度相等，dT = 0 (以温度度量) 力平衡（mechanical equilibrium） ：各处压强相等，dp = 0 (以压强度量) 相平衡（phase equilibrium） ：各处组成数量不变，无净物质转移 dm = 0 (以化学势度量) 化学平衡（chemical equilibrium ） ：各处组成不变;dc = 0 (以化学势度量)始态ACB终态Y途径I途径II利利用用状状态态函函数数的的特特性性来来研研究究热热力力学学问问题题 H=? 101325Pa， 15水水101325Pa， 15冰冰 H1 H3101325Pa，0水水101325Pa，0冰冰 H2321HHHH
