热力学第一定律及其应用
§21热力学概论
热力学的基本内容
热力学是研究热功转换过程所遵循的规律的科学。它包含系统变化所引起的物理量的变化或当物理量变化时系统的变化。
热力学研究问题的基础是四个经验定律(热力学第一定律,第二定律和第三定律,还有热力学第零定律),其中热力学第三定律是实验事实的推论。这些定律是人们经过大量的实验归纳和总结出来的,具有不可争辩的事实根据,在一定程度上是绝对可靠的。
热力学的研究在解决化学研究中所遇到的实际问题时是非常重要的,在生产和科研中发挥着重要的作用。如一个系统的变化的方向和变化所能达的限度等。
热力学研究方法和局限性
研究方法:热力学的研究方法是一种演绎推理的方法,它通过对研究的系统(所研究的对象)在转化过程中热和功的关系的分析,用热力学定律来判断该转变是否进行以及进行的程度。特点:首先,热力学研究的结论是绝对可靠的,它所进行推理的依据是实验总结的热力学定律,没有任何假想的成分。另外,热力学在研究问题的时,只是从系统变化过程的热功关系入手,以热力学定律作为标准,从而对系统变化过程的方向和限度做出判断。不考虑系统在转化过程中,物质微粒是什么和到底发生了什么变化。局限性:不能回答系统的转化和物质微粒的特性之间的关系,即不能对系统变化的具体过程和细节做出判断。只能预示过程进行的可能性,但不能解决过程的现实性,即不能预言过程的时间性问题。
§22热平衡和热力学第零定律-温度的概念
为了给热力学所研究的对象-系统的热冷程度确定一个严格概念,需要定义温度。
温度概念的建立以及温度的测定都是以热平衡现象为基础。一个不受外界影
f响的系统,最终会达到热平衡,宏观上不再变化,可以用一个状态参量来描述它。当把两个系统已达平衡的系统接触,并使它们用可以导热的壁接触,则这两个系统之间在达到热平衡时,两个系统的这一状态参量也应该相等。这个状态参量就称为温度。
那么如何确定一个系统的温度呢?热力学第零定律指出:如果两个系统分别和处于平衡的第三个系统达成热平衡,则这两个系统也彼此也处于热平衡。热力学第零定律是是确定系统温度和测定系统温度的基础,虽然它发现迟于热力学第一、二定律,但由于逻辑的关系,应排在它们的前边,所以称为热力学第零定律。
温度的科学定义是由热力学第零定律导出的,当两个系统接触时,描写系统的性质的状态函数将自动调节变化,直到两个系统都达到平衡,这就意r