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2.1.1、系統(tǒng)和環(huán)境
物質(zhì)世界是無(wú)窮盡的,研究問(wèn)題只能選取其中的一部分。
系統(tǒng):系統(tǒng)是被人為地劃定的作為研究對(duì)象的物質(zhì)(又叫體系或物系)。系統(tǒng)具有邊界,這一邊界可以是實(shí)際的界面,也可以是人為確定的用來(lái)劃定研究對(duì)象的空間范圍。系統(tǒng)是由大量微觀粒子組成的宏觀集合體。
環(huán)境:體系邊界之外的,與體系之間產(chǎn)生相互作用和相互影響的部分,稱為環(huán)境。
體系與環(huán)境之間,按照物質(zhì)交換和能量交換的不同,將體系分為:
敞開(kāi)系統(tǒng):與環(huán)境既有物質(zhì)交換又有能量交換。例如一個(gè)敞口的盛有一定量水的廣口瓶,就是敞開(kāi)系統(tǒng)。因?yàn)檫@時(shí)瓶?jī)?nèi)既有水的不斷蒸發(fā)和氣體的溶解(物質(zhì)交換);又可以有水和環(huán)境間的熱量交換。
封閉系統(tǒng):與環(huán)境無(wú)物質(zhì)交換而有能量交換。如對(duì)盛有水的廣口瓶上再加一個(gè)塞子,即成為封閉系統(tǒng)。因?yàn)檫@是水的蒸發(fā)和氣體的溶解只限制在瓶?jī)?nèi)進(jìn)行,體系和環(huán)境間僅有熱量交換。
孤立系統(tǒng):與環(huán)境既無(wú)物質(zhì)交換又無(wú)能量交換。例如將水盛在加塞的保溫瓶(杜瓦瓶)內(nèi),即是孤立系統(tǒng)。如果一個(gè)體系不是孤立系統(tǒng),只要把與此體系有物質(zhì)和能量交換的那一部分環(huán)境,統(tǒng)統(tǒng)加到這個(gè)體系中,組成一個(gè)新體系,則此新體系就變成孤立系統(tǒng)了。
2.1.2、狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)
熱力學(xué)中,體系的性質(zhì)確定體系的狀態(tài)。體系的狀態(tài)是體系一切性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。性質(zhì)指溫度、壓力、體積、物態(tài)物質(zhì)的量、相等。當(dāng)體系的所有性質(zhì)各具有確定的值而不再隨時(shí)間變化時(shí),體系處于一定的狀態(tài)。如果體系有一種性質(zhì)發(fā)生了變化,則體系的狀態(tài)發(fā)生了變化。能夠確定體系狀態(tài)的物理量叫做狀態(tài)函數(shù)。狀態(tài)一定,狀態(tài)函數(shù)一定。即體系處于一定的狀態(tài)時(shí),狀態(tài)函數(shù)有確定的值,而當(dāng)體系的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),狀態(tài)函數(shù)也要發(fā)生相應(yīng)的變化,其變化值完全由始終態(tài)決定,與狀態(tài)變化的途徑無(wú)關(guān)。循環(huán)過(guò)程中,狀態(tài)函數(shù)的變化為零。
各個(gè)狀態(tài)函數(shù)相互制約(P、V、T)。
2.1.3、過(guò)程
體系狀態(tài)的變化稱為過(guò)程。過(guò)程進(jìn)行的具體方式稱為途徑。變化前體系所處的狀態(tài)稱為初始狀態(tài)(簡(jiǎn)稱初態(tài)),變化后體系所處的狀態(tài)稱為最終狀態(tài)(簡(jiǎn)稱終態(tài))。體系從同一始態(tài)變化到同一終態(tài),可以經(jīng)過(guò)各種不同的途徑。
等溫過(guò)程:過(guò)程中始態(tài)、終態(tài)和環(huán)境的溫度相等,
(△T=0),并且過(guò)程中始終保持這個(gè)溫度。等溫變化和等溫過(guò)程不同醫(yī)|學(xué)教|育網(wǎng)搜集整理,它只強(qiáng)調(diào)始態(tài)和終態(tài)的溫度相同,而對(duì)過(guò)程中的溫度不作任何要求。
等壓過(guò)程:過(guò)程中始態(tài)、終態(tài)和環(huán)境的壓力相等,
(△P=0)。等壓變化和等壓過(guò)程不同,它只強(qiáng)調(diào)始態(tài)和終態(tài)的壓力相同,而對(duì)過(guò)程中的壓力不作任何要求。
等容過(guò)程:始態(tài)、終態(tài)體積相等,并且過(guò)程中始終保持這個(gè)體積(密閉容器)(△V=0)
絕熱過(guò)程:過(guò)程中系統(tǒng)和環(huán)境無(wú)熱量交換。(△Q=0)
廣度性質(zhì):有加合性。m,V
強(qiáng)度性質(zhì):無(wú)加合性。T,P,C
2.1.4、相
系統(tǒng)中物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全相同的而與其他部分有明確界面分隔開(kāi)來(lái)的任何均勻部分叫做相。只含一個(gè)相的系統(tǒng)叫做均相系統(tǒng)或單相系統(tǒng)。例如,NaCl水溶液、碘酒、天然氣、金剛石等。相可以由純物質(zhì)或均勻混合物組成。相可以是氣、液、固等不同形式的集聚狀態(tài)。系統(tǒng)內(nèi)可能有兩個(gè)或多個(gè)相,相與相之間有界面分開(kāi),這種系統(tǒng)叫做非均相系統(tǒng)或多相系統(tǒng)。例如一杯水中浮有幾快冰,水面上還有水蒸氣和空氣的混合氣體,這是一個(gè)三相系統(tǒng)。又如油浮在水面上的系統(tǒng)是兩相系統(tǒng)。為書寫方便,通常以g,l,s分別代表氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài),用aq表示水溶液。
2.1.5、化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式和反應(yīng)進(jìn)度
化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式即化學(xué)方程式翳學(xué)教育網(wǎng)搜集整理。
依據(jù)規(guī)定,化學(xué)式前的“系數(shù)”稱為化學(xué)計(jì)量數(shù),以表示,為量綱一的量。并規(guī)定,對(duì)于反應(yīng)物,化學(xué)計(jì)量數(shù)為負(fù),對(duì)于產(chǎn)物為正。對(duì)于任意反應(yīng):
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