小结一

一、本项目主要概念

①系统就是热力学研究的对象（是大量分子、原子、离子等物质微粒组成的宏观集合体）。

②环境即与系统通过物理界面（或假想的界面）相隔开并与系统密切相关的周围部分。

③敞开系统——系统与环境之间通过界面既有物质的质量传递也有能量（以热和功的形式）的传递。敞开系统又称为开放系统。

④封闭系统——系统与环境之间通过界面只有能量的传递，而无物质的质量传递。因此封闭系统中物质的质量是守恒的。封闭系统是物理化学教学中最常用到的，今后若无特别说明所提到的系统都认为是封闭系统。

⑤隔离系统——系统与环境之间既无物质的质量传递也无能量的传递。因此隔离系统中物质的质量是守恒的，能量也是守恒的。隔离系统也称为孤立系统。

⑥宏观性质（或称为热力学性质）是指可用来描述系统性质的一系列宏观物理量。

⑦强度性质——其数值与系统中所含物质的量（或物质的数量）无关，无加和性（如温度T、压强p、密度ρ、摩尔质量M等）。

⑧广度性质——其值与系统中所含物质的量有关，与物质的数量成正比，有加和性（如质量m、物质的量n、体积V、热力学能U、焓H等）。

⑨系统从某一状态变化到另一状态的经历，称为过程。过程前的状态称为始态，过程后的状态称为终态。系统的变化过程分为单纯的pVT变化过程、相变化过程和化学变化过程。

⑩系统中发生化学反应，致使组成发生变化的过程称为化学变化过程。

系统中发生聚集状态的改变（如液体的汽化、液体的凝固、固体的熔化、气体的液化等），称为相变化过程。

若系统中没有发生任何相变化和化学变化，只有单纯的温度（T）、压力（p）、体积（V）的变化，则称为单纯pVT变化过程。

由于系统与环境之间温度的不同而导致的能量交换形式称为热。

体积功（又称为膨胀功）是在一定的环境压力下，系统的体积发生变化时与环境交换的能量。

除了体积功以外的一切其他形式的功，如电功、表面功、机械功等统称为非体积功（又称非膨胀功）。

热力学能（也称为内能），是指系统内部的一切能量（包括系统内分子的平动能、转动能、振动能、电子结合能、原子核能，以及分子之间相互作用的势能等）的总和。符号为U，单位为J。

封闭系统的热力学第一定律，文字上可表述为“封闭系统中的热力学能，不会自行产生或消灭，只能以不同的形式等量的相互转化”，也可以用“第一类永动机不能制成”来表述热力学第一定律。所谓第一类永动机是指不需要环境供给能量而可以连续对环境做功的机器。

系统在等容且非体积功为零的过程中与环境交换的热称为等容热，其符号为QV。

系统在等压且非体积功为零的过程中与环境交换的热称为等压热，其符号为Qp。

在一定温度时，低压气体的热力学能U为一定值，而与压力、体积无关。这就是著名的焦耳定律。后人经过一系列的数学推导，进一步证实：定量的、组成恒定的理想气体的热力学能及焓都仅是温度的函数，而与压力、体积无关。

把通过工作介质从高温热源吸热，向低温热源放热并对环境做功的循环操作的机器称为热机。

卡诺定理指出：所有工作于两个一定温度的热源之间的热机，以可逆热机的效率为最大。

热力学第二定律的经典表述主要有三种。

（a）克劳修斯说法（1850年）：不可能把热由低温物体转移到高温物体，而不留下任何其他变化。

（b）开尔文说法（1851年）：不可能从单一热源吸热使之完全变为功，而不留下任何其他变化。

（c）第二类永动机不能制成。所谓第二类永动机是一种能够从单一热源吸热，并将所吸收的热全部转为功而无其他影响的机器。

熵的物理意义：熵值是系统内部物质分子的无序度（或叫混乱度）的量度。

热力学第三定律的经典表述有几种不同的说法。

（a）能斯特说法（1906年）：随着绝对温度趋于零，凝聚系统等温反应的熵变趋于零。后人将此称之为能斯特热定理，亦称为热力学第三定律。

（b）普朗克说法（1911年）：凝聚态纯物质在0K时的熵值为零。

（c）修正的普朗克说法（1920年）：纯物质完美晶体在0K时的熵值为零。

如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、温度、压力等）时，平衡就向能减弱这种改变的方向移动。这一规律被称为勒沙特列原理。

溶解热是指将一定量的溶质溶于一定量的溶剂中所产生的热效应的总和。

稀释热是指把一定量的溶剂加到一定量的溶液中，使之稀释所产生的热效应的总和。

二、本项目主要公式及适用条件

1.体积功的计算——通式

2.焓的定义式

3.热力学第一定律表达式

ΔU=Q+W　　（1-4）

dU=δQ+δW　　（1-5）

4.等容热的计算

QV=ΔUV　　（1-6）

5.等压热的计算

Qp=ΔHp　　（1-9）

6.热力学能的计算

7.焓的计算

8.摩尔等压热容与摩尔等容热容的关系

Cp，m-CV，m=R（适用于理想气体）　　（1-17）

9.热容比

10.理想气体绝热可逆方程

pVγ=常数　　（1-21a）

TVγ-1=常数　　（1-21b）

p1-γTγ=常数　　（1-21c）

11.热机效率

12.卡诺定理表达式

13.熵的定义

14.热力学第二定律数学表达式

15.熵增加原理

16.隔离系统熵判据

17.热力学第三定律数学表达式

S*（完美晶体，0K）=0　　（1-31）

18.亥姆霍兹函数和亥姆霍兹函数判据

19.吉布斯函数和吉布斯函数判据

20.平衡常数定义式

21.范特霍夫方程

22.盖斯定律

23.基希霍夫公式

24.化学反应的标准摩尔焓变与标准摩尔热力学能变的关系

25.热力学基本方程

dU=TdS-pdV　　（1-61）

dH=TdS+Vdp　　（1-62）

dA=-SdT-pdV　　（1-63）

dG=-SdT+Vdp　　（1-64）