物理化學(pmph)1.1熱力學概論ppt課件目錄CONTENCT熱力學基本概念與定律熱力學中的能量轉換與傳遞熱力學性質計算與應用熱力學在化學反應中的應用熱力學在材料科學中的應用熱力學前沿研究領域介紹01熱力學基本概念與定律01020304熱力學系統環境封閉系統開放系統熱力學系統與環境與環境只有能量交換而無物質交換的系統。與系統相互作用的部分，又稱外界。熱力學研究的對象，與周圍環境相互作用的物質體系。與環境既有能量交換又有物質交換的系統。狀態函數與過程函數描述系統狀態的物理量，如溫度、壓力、體積等。描述系統狀態變化過程的物理量，如熱量、功等。只與系統的始末狀態有關，與過程無關。與系統的變化過程有關。狀態函數過程函數狀態函數的特性過程函數的特性內容表達式熱力學第一定律熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機械能或其他能量互相轉換，但是在轉換過程中，能量的總值保持不變。ΔU=Q+W，其中ΔU為系統內能的變化量，Q為系統吸收的熱量，W為外界對系統所做的功。內容不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產生其他影響，或不可能從單一熱源取熱使之完全轉換為有用的功而不產生其他影響，或不可逆熱力過程中熵的微增量總是大于零。表達式對于可逆過程，ds=(δQ/T)；對于不可逆過程，ds>(δQ/T)，其中s為熵，T為熱力學溫度。熱力學第二定律02熱力學中的能量轉換與傳遞熱力學第一定律熱功當量熱力學過程熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機械能或其他能量互相轉換，但是在轉換過程中，能量的總值保持不變。熱量和功之間的轉換關系可以用熱功當量來描述，即單位熱量所能產生的功或單位功所能產生的熱量。在熱力學過程中，熱量和功的轉換是不可避免的，例如等溫過程、等壓過程、絕熱過程等。熱量與功的轉換80%80%100%熱傳導、對流和輻射傳熱物體內部或兩個接觸物體之間的熱量傳遞方式，其傳遞速率與物體間的溫度差、物體的熱導率和接觸面積有關。流體中由于溫度差異引起的熱量傳遞方式，包括自然對流和強制對流兩種。物體通過電磁波的形式傳遞熱量的方式，其傳遞速率與物體的溫度、發射率和表面狀況有關。熱傳導對流輻射傳熱熱力學循環01一系列熱力學過程中，系統從初始狀態出發經歷一系列變化后又回到初始狀態的過程。常見的熱力學循環有卡諾循環、布雷頓循環等。熱效率02評價熱力學循環性能的重要指標之一，表示系統輸出的有用功與輸入熱量的比值。提高熱效率是熱力學研究的重要目標之一。熵與熱力學第二定律03熵是描述系統無序程度的物理量，熱力學第二定律指出，在孤立系統中，熵總是趨向于增加，即系統的無序程度會不斷增加。這一原理對于理解熱力學循環和效率具有重要意義。熱力學循環與效率03熱力學性質計算與應用理想氣體狀態方程描述理想氣體狀態參量之間關系的方程，即pV=nRT，其中p為壓強，V為體積，n為物質的量，R為氣體常數，T為熱力學溫度。應用通過測量氣體的壓強、體積和溫度，可以計算氣體的物質的量、密度、摩爾質量等物理量。同時，理想氣體狀態方程也是熱力學第一定律和第二定律的基礎。理想氣體狀態方程及應用描述實際氣體狀態參量之間關系的方程，常用的有范德華方程、維里方程等。這些方程考慮了氣體分子間的相互作用力，因此比理想氣體狀態方程更準確地描述實際氣體的性質。實際氣體狀態方程實際氣體狀態方程在化學工程、石油工程、制冷工程等領域有廣泛應用。例如，在制冷工程中，利用實際氣體狀態方程可以計算制冷劑的循環量、制冷效率等參數。應用實際氣體狀態方程及應用指在一定條件下，物質各相之間達到動態平衡的狀態。此時，各相的化學勢相等，物質在各相之間的轉移達到動態平衡。相平衡利用相圖研究物質相平衡的方法。相圖表示了物質在不同條件下的相態和相變規律，通過相圖分析可以了解物質的相變過程、相變溫度、相變壓力等信息。在化學工程、材料科學等領域有廣泛應用。例如，在合金制備過程中，通過相圖分析可以確定合金的組成和制備工藝條件。相圖分析相平衡與相圖分析04熱力學在化學反應中的應用熱力學基本概念熱力學第一定律熱力學第二定律化學反應熱力學基礎闡述能量守恒原理，解釋化學反應中的熱效應及其計算方法。引入熵的概念，討論化學反應的方向和限度，以及熱力學第二定律在化學反應中的應用。介紹溫度、壓力、熱量、功等熱力學基本概念及其在化學反應中的意義。123表達式及影響因素；溶度積規則；沉淀的生成、溶解與轉化；分步沉淀及其簡單應用。沉淀溶解平衡常數（Ksp）氧化還原反應與電極電勢的關系；標準電極電勢與氧化還原反應方向的關系；E-pH圖及其應用。氧化還原平衡常數配合物穩定常數的表達式及其影響因素；配位平衡與其他平衡的關系；配合物的生成與轉化。配合物的穩定常數化學反應平衡常數計算介紹熱化學方程式的書寫方法及注意事項，討論熱化學方程式在化學反應熱力學數據應用中的重要性。熱化學方程式闡述蓋斯定律的內容及其在化學反應熱力學數據應用中的意義，討論如何利用蓋斯定律計算化學反應的熱效應。蓋斯定律介紹熱力學數據表的內容和使用方法，討論如何利用熱力學數據表查詢和計算化學反應的熱力學數據。熱力學數據表化學反應熱力學數據應用05熱力學在材料科學中的應用介紹溫度、熱量、內能、熵等熱力學基本概念，及其在材料科學中的應用。熱力學基本概念熱力學第一定律熱力學第二定律闡述能量守恒定律在材料熱力學中的應用，包括熱功轉換、熱效率等。介紹熵增原理、熱力學過程的方向性等熱力學第二定律的核心內容，及其在材料科學中的應用。030201材料熱力學基礎

材料相變熱力學分析相變現象與分類闡述材料中常見的相變現象，如固-固相變、固-液相變、液-氣相變等，及其分類方法。相變熱力學基礎介紹相變過程中的熱力學基礎，如相平衡條件、相變驅動力等。材料相變熱力學應用舉例說明相變熱力學在材料制備、加工、性能優化等方面的應用。介紹計算材料熱力學性質的方法，如基于第一性原理的計算、分子動力學模擬等。熱力學性質計算方法闡述材料熱力學數據庫的建立和應用，包括熱力學數據的獲取、整理、分析和應用等。材料熱力學數據庫介紹常用的材料熱力學模擬軟件，如CALPHAD、Thermo-Calc等，及其在材料設計、優化和性能預測等方面的應用。材料熱力學模擬軟件材料熱力學性質計算與模擬06熱力學前沿研究領域介紹非平衡態熱力學理論包括局域平衡假設、熵產生原理和漲落定理等，用于描述和理解非平衡態系統的熱力學過程。非平衡態熱力學應用在化學反應動力學、材料科學、生物物理學等領域有廣泛應用，如研究反應速率、相變過程、生物分子馬達等。非平衡態熱力學概述研究系統在不處于熱力學平衡狀態時的熱力學性質和行為。非平衡態熱力學研究03微觀尺度熱力學應用在納米科技、生物醫學、能源轉換等領域有重要應用，如納米熱電器件、生物分子能量轉換等。01微觀尺度熱力學概述研究在微觀尺度下，如納米、分子等層面上的熱力學現象和規律。02微觀尺度熱力學理論包括統計熱力學、量子熱力學等，用于揭示微觀尺度下的熱力學本質和機制。微觀尺度下熱力學現象探索復雜系統熱力學理論包括非平衡態統計物理、自組織理論、耗散結