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Thermodynamics of Materials Chapter 2 Review of Thermodynamics Thermodynamics of Materials, Prof. M. Y. Zheng, HIT, Fall 2009 第二章 热力学基础 材料热力学的基础：热力学的基本概念和基本定律 经典热力学的核心和精髓：热力学3个(或称4个)基本定律 2.1 热力学基本概念 2.2 热力学第零定律（热平衡和温度） 2.3 热力学第一定律（能量关系) 2.4 热力学第二定律（过程方向） 2.5 热力学第三定律（熵值计算） 第二章 热力学基础 Thermodynamics is elegant and beautiful. It takes many years to master this subject. A thorough understanding of the subject--especially of the second law--separates qualified scientists from amateurs and pretenders. 2.1 热力学基本概念 (Basic concepts) 1.体系(system)和环境(surroundings) 2. 系统的状态(State)和状态函数(State Function) 3. 系统的过程与途径 4. 体系的性质 5. 热力学平衡态 2.1 热力学基本概念 1. 体系(system)和环境(surroundings): 体系(system)：研究的对象(是大量分子、原子、离子等 物质微粒组成的宏观集合体)。人为地将所研究的一定范 围的物体或空间与其余部分分开，作为我们研究的对象。 环境(surroundings) ：体系的周围部分 2.1 热力学基本概念 System types include: Isolated: No energy or matter may be passed through its boundary (e.g. the universe) Closed or open: allowing or not exchange of matter Adiabatic: No heat transfer can pass through its boundary Single- (pure) or multi-component (mixtures) Reacting or non-reacting Homogeneous (single phase) or heterogeneous (multiple phases) 2.1 热力学基本概念 1. 体系(system)和环境(surroundings): 体系和环境的划分不是绝对的。 如何合适地选择体系，是解决热力学问题时必须考虑的。 例如：一个密闭容器，内装半容器水。 若以容器中的液体为体系，则为敞开体 系。因为液体水不仅可与容器内的空气 （环境)交换热量，且可与液面上的水蒸气 交换物质。 如果选整个容器为体系．则只与环境发 生热量交换，故为封闭体系。 如果将容器及其外面的空气一起选为体 系，则为孤立体系。 2.1 热力学基本概念 2 . 系统的状态和状态函数 状态：体系有一定的外在的宏观表现形式，每一个外在表 现形式称作体系的一个状态。 状态是体系所具有的宏观性质。