1、1-2 系统的状态 和状态函数,1.系统和环境 system and surrounding,系统 所研究的对象(物质和空间) 环境 系统以外的物质和空间 分界面 系统与环境由实际的或想象的分界面隔开,(1) 封闭系统有能量得失，无物质进出(2) 敞开系统有能量得失，有物质进出(3) 孤立系统无能量得失，无物质进出,封闭系统,W,Q,气体,敞开系统,进料,出料,W+Q,孤立系统,杜瓦瓶（绝热装置）,杜瓦瓶加入NaOH溶液和含HCl的玻璃球，当打破玻璃球时，将发生中和反应。,2. 状态和状态函数 state and state function,状态系统一切性质的总和如非特别指明，状态即指平衡态
2、 状态函数由状态(平衡态)单值决定的性质，统称为状态函数,平衡态的条件,(1) 热平衡 thermal equilibrium (2) 力平衡 mechanical equilibrium (3) 相平衡 phase equilibrium (4) 化学平衡 chemical equilibrium,热平衡系统内各部分以及环境具有相同的温度。 T=T环 ( 恒温？) 力平衡系统内各部分以及环境的各种作用力达到平衡。 p=p环 （恒压？） 相平衡相变化达到平衡，系统中各相之间没有物质的传递，每一相的组成与物质数量不随时间而变。 化学平衡化学反应达到平衡，没有由于化学反应而产生的系统组成随时间的变
3、化。,状态函数的基本特征： 状态一定,状态函数的量值也一定； 如果状态发生变化,则状态函数量值的变化仅决定于系统的初态和终态,与所经历的具体过程无关。,状态函数的数学特征：Z是状态函数，且 Z=f(x,y) ，则：（1）dZ是全微分 dZ=Pdx+Qdy,混合偏导数与求导次序无关,（2）设状态函数 Z 发生无限小变化全微分dZ 则有：,积分与路径无关，故可设计过程求其变化。,如果有一个变量，只决定于系统的初终状态，而与所经历的具体过程无关，那么它一定对应着一个状态函数的变化。 如能证明某函数的无限小变化是全微分，则它必定是一个状态函数。,引申：,思考题： （1）理想气体方程式pV=nRT中的压
4、力p是状态函数。 （对，错） （2）压缩因子定义式Z=pV/nRT中的压力p是状态函数。 （对，错） （3）外压是状态函数。 （对，错）,（1） 对 （2）对 （3）错,3. 四个基本的可以直接观察或测量的状态函数, 压力 p 作用于单位面积上的法向力。 单位：Pa 体积 V 物质所占据的空间。单位：m3 温度 T 物质冷热程度的度量。, 物质的量（mol） n 物质中指定的基本单元的数目除以阿伏加德罗常数。,4. 强度性质和广延性质, 强度性质 intensive properties 与系统物质的数量无关，表现系统“质”的特征 如 p,T 广延性质 extensive properties
5、 与系统所含物质的数量成正比，表现系统“量”的特征，如V,n 摩尔性质广延性质除以物质的量, 如Vm=V/n，单位物质的量的体积,思考题： 下列函数中， 是广延性质的状态函数， 是强度性质的状态函数。,A,B,C,D,解：C B,5. 状态方程 equation of state,状态方程联系各状态函数的数学方程，但习惯上只将联系 p、V、T、n 的方程称为状态方程。,有关状态函数的基本假定:,对于一个均相系统，如果不考虑除压力以外的其它广义力，为了确定平衡态，除了系统中每一种物质的数量外，还需确定两个独立的状态函数。,对纯物质系统，有：,对于i.g pV=nRT,思考题： 对于A-B二元系，状态方程式(12)如何写？,
