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2024年4月16日发(作者：ui培训课程)
第二章 热力学第一定律
主要内容
1.热力学基本概念和术语
（1）系统和环境：
系统——热力学研究的对象。系统与系统之外的周围部分存在边界。
环境——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。
根据系统与环境之间发生物质的质量与能量的传递情况，系统分为三类：
(Ⅰ)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的传递。
(Ⅱ)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。
(Ⅲ)隔离系统——系统与环境之间既无物质的质量传递亦无能量的传递。
（2）系统的宏观性质：
热力学系统是大量分子、原子、离子等微观粒子组成的宏观集合体。这个集合体所表
现出来的集体行为，如
p,V,T,U,H,S,A,G
等叫热力学系统的宏观性质(或简称热力学性质)。
宏观性质分为两类：
(Ⅰ)强度性质——与系统中所含物质的量无关，无加和性(如
p,T
等)；
(Ⅱ)广度性质——与系统中所含物质的量有关，有加和性(如
V,U,H
等)。而
一种广度性质
m
V
强度性质
等
如V
m
另一种广度性质
V
n
，
（3）相的定义：
相的定义是：系统中物理性质及化学性质完全相同的均匀的部分。
（4）系统的状态和状态函数：
系统的状态是指系统所处的样子。热力学中采用系统的宏观性质来描述系统的状态，
所以系统的宏观性质也称为系统的状态函数。
(Ⅰ) 当系统的状态变化时，状态函数的改变量只决定于系统的始态和终态，而与变化
的过程或途径无关。即
系统变化时其状态函数的改变量＝系统终态的函数值－系统始态的函数值。
(Ⅱ) 状态函数的微分为全微分，全微分的积分与积分途径无关。
即：
X
dXX
2
X
1
X
1
X
2
X
X
dX
dx
y
x
y
（5）热力学平衡态：
dy
x
系统在一定环境条件下，经足够长的时间，其各部分可观测到的宏观性质都不随时间
而变，此后将系统隔离，系统的宏观性质仍不改变，此时系统所处的状态叫热力学平衡态。
热力学系统，必须同时实现以下几个方面的平衡，才能建立热力学平衡态：
(Ⅰ)热平衡——系统各部分的温度T相等；若系统不是绝热的，则系统与环境的温度
也要相等。
(Ⅱ)力平衡——系统各部分的压力p相等；系统与环境的边界不发生相对位移。
(Ⅲ)相平衡——系统中的各个相可以长时间共存，即各相的组成和数量不随时间而变。
(Ⅳ)化学平衡——若系统各物质间可以发生化学反应，则达到平衡后，系统的组成不
随时间改变。
（6）过程与途径：
①过程与途径：
过程——系统状态所发生的任何变化称为过程。
途径——系统状态变化的具体历程称为途径。
系统的变化过程分为
p,V,T
变化过程,相变化过程,化学变化过程。
②几种主要的
p,V,T
变化过程：
(Ⅰ)恒温过程；(Ⅱ)恒压过程；(Ⅲ)恒容过程；(Ⅳ)绝热过程；(Ⅴ)循环过程
③可逆过程：
系统内部及系统与环境间在一系列无限接近平衡条件下进行的过程称为可逆过程。反
之，如果过程的推动力不是无限小，系统与环境之间并非处于平衡状态，则过程称为不可逆
过程。
可逆过程的特点：
(Ⅰ)可逆过程的推动力无限小，期间经过一系列平衡态，过程进行得无限慢；
(Ⅱ)可逆过程结束后，系统若沿原途径逆向进行回复到原状态，则环境也同时回复到
原状态；
(Ⅲ)可逆过程系统对环境作最大功（环境对系统作最小功）。
（7）热和功：
①定义：
(Ⅰ)热的定义：由于系统与环境间温度差的存在而引起的能量传递形式。以符号
Q
表
示。
Q＞0
表示环境向系统放热，
Q＜0
表示环境从系统吸热。
Q
不是状态函数,不能以全微分表示,微小变化过程的热,用
Q
表示,不能用
dQ
。
(Ⅱ)功的定义：由于系统与环境间压力差或其他机电“力”的存在引起的能量传递形式，
称之为功。以符号
W
表示。
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