热力学的研究内容论文

热力学研究的主要内容包括热、功和其他形式能量之间的相互转换及其转换过程中所遵循的规律；各种物理变化和化学变化过程中所发生的能量效应；化学变化的方向；化学变化的限度。

热力学第一定律是能量守恒原理的一种表达方式。此定律认为：在一个热力学系统内，能量可转换，即可从一种形式转变成另一种形式，但不能自行产生，也不能毁灭。

一般公式化为：一个系统内能的改变等于供给系统的热量加上系统对外环境所作的功。 热力学第一定律是生物，物理化学等学科的重要定律。

定义：

自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递过程中能量的总和不变。

基本内容：

热可以转变为功，功也可以转变为热；消耗一定的功必产生一定的热，一定的热消失时，也必产生一定的功。普遍的能量转化和守恒定律是一切涉及热现象的宏观过程中的具体表现。热力学的基本定律之一。

热力学第一定律指出，热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他能量相互转换，在传递和转换过程中，能量的总值不变。它的另一种表述方式为：不消耗能量就可以作功的“第一类永动机”是不可能实现的。

热力学第一定律（thefirstlawofthermodynamics）就是不同形式的能量在传递与转换过程中守恒的定律，表达式为Q=△U+W。表述形式：热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。该定律经过迈耳、焦耳等多位物理学家验证。热力学第一定律就是涉及热现象领域内的能量守恒和转化定律。十九世纪中期，在长期生产实践和大量科学实验的基础上，它才以科学定律的形式被确立起来。

主要内容是用热力学第一定律研究“化学反应热”方面的问题。在化学反应中，一摩尔物质的变化（指主要的生成物或反应物）所吸收的热量名为化学反应热，简称为反应热。根据热力学第一定律知道，在定温、定压（或定容）下发生的化学反应，其反应热Qp（或Qp）等于反应过程焓（或内能）的变化 ΔH(或ΔU)。所以方程 f0 (1)是热化学中的基本热力学公式。利用态函数U、H 的性质，就可以从某些已知的反应热计算未知的反应热。由式(1)可见，反应热Qp(或Qp)仅由反应物的初始状态及生成物的终了状态所决定，而与中间过程无关，这称为赫斯 (Hess)定律。例如化学反应 C O2─→CO2可以分和两步实现，若这三个反应的反应热分别为Qp、Qp1、Qp2，则 Qp=Qp1 Qp2。赫斯定律是热力学第一定律的早期实验基础之一，它可以帮助人们从易于测定的Qp(或Qp)值，计算难于测定的Qp（或Qp）值；它是热化学中的重要定律之一。反应热与温度的关系由基尔霍夫定律给出。它的内容是：定压下，在两个不同温度(T1和T2)进行的同一化学反应，其反应热Qp(T1)和Qp(T2)不同。由赫斯定律可导出反应热随温度的变化满足如下关系(2)式中ΔCp为生成物的定压热容和反应物的定压热容之差。式(2)就是基尔霍夫定律，它也是热化学中的一个重要定律。 主要内容是应用热力学的平衡判据研究化学反应的平衡条件。在化学热力学中通常把化学反应方程写作等式，例如，在化学热力学中将高温下氢分子和氧分子化合成水的反应式写为2H2O－2H2－O2=0。一般地，把任意一个化学反应写作如下形式式中Ai表示第i种组元。vi表示第i种组元在化学反应中的计量系数，并规定对生成物而言vi取正号，对反应物vi取负号。对在不同条件下发生的化学反应，可使用不同的平衡判据。例如，在恒温、恒压、恒组成(N)下进行的化学反应，其自发进行（相应于下式中的小于号）或平衡条件（相应于下式的等号）由自由焓判据确定。即(4)式中μi为系统中某物种的偏摩尔自由焓（或称化学势），dni为该物种摩尔数的变化。由于化学反应 vAA vBB …─→vLL vM M … (5) 发生时，各物种的数量变化dni要服从计量系数之间的比例关系，即式中ξ为反应进度，dξ为在一个无穷小过程中化学反应的进度。因而在式(4)中化学反应的自由焓判据为dGT，p，N=(-vAμA-vBμB vLμL vMμM)dξ≤0 (7) 或为在恒温、恒压、恒组成的系统中单位进度的反应（按计量系数的摩尔数发生的反应）产生的自由焓变值 Δ埥。为了满足恒组成的条件，可以设想系统非常大，因而发生了单位进度的化学反应后，系统的组成只变了无穷小量。Δ埥称为反应自由焓，-Δ埥称为化学亲合势。Δ埥越小（或－Δ埥 越大）则在该T、E、N(组成)时，反应趋势越大；Δ埥 等于零时，反应达到平衡。当系统中没有产物时，产物的化学势为零;这时Δ埥= 即正向反应趋势极大；反之，若反应物的浓度为零，则Δ埥=∞，即逆向反应趋势极大。在反应的过程中，组成不断变化，Δ埥值也随之变化，变化的情况如附图中所示，正向反应的Δ埥由AB曲线表示，逆向反应的Δ埥由A┡B┡曲线表示。R为反应物，P为产物。O点处Δ埥=0，所以O代表平衡混合物。 用热力学方法研究多组元体系的理论。 溶液是液态溶体。溶体是一个含有两种或两种以上组元的均匀系。当溶体是气相时，通常叫做混合气体;当溶体是固相时，叫做固溶体。