热力学第一章
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第一章.热力学第一定律
1.4-2 可逆过程
一次（两次）压缩过程 环境对系统作的功 大于
一次（两次）膨胀过程 系统对环境作的功 原因：多作的功变成热传给了环境 对于准静态膨胀过程的逆过程：压缩可使系统 复原时，环境也同时恢复到原状。这种： 能通过原来过程的反方向而使系统和环境都同 时复原，不留下任何痕迹的过程称为可逆过程
z 可逆过程是一种理想过程，是对真实世 界的科学抽象 一些重要的热力学函数只有通过可逆过 程才能求得
热力学第二定律
开尔文（Lord Kelvin， 1824-1907，英) 1848 克劳修斯（Clausius，1822-1888 ，德）1850
z 构成了热力学的基础
z 人类经验总结，物理化学中最基本定律
z 有着极其牢固的实验基础，其结论具有 高度普遍性和可靠性
z 20世纪初建立了热力学第三定律
一些过程的设计与求算： 1. 理想气体等温过程
∆U =0 ∆H =0 Q=W （可由功求热）
z 等温可逆过程
∫ ∫ W = V2 PdV = V2 nRT dV =nRT ln V2 = Q
V1
V V1
V1
z 对抗恒外压 W= P外 ( V2- V1) = Q
2. 理想气体绝热过程 Q=0 ∆U= nCv.m∆T ∆H = nCp.m∆T W=-∆U(可由内能求功)
浴的温度发生变化即∆T=0, 由此可知
系统 无热传递 环境
Q=0
(2) 气体 向真空膨胀，P外=0, W膨=0
由第一定律则： ∆U=Q-W膨=0 此时：dU=(∂U/∂T)vdT + (∂U/∂V)TdV =0
因dT =0 (∂U/∂v)Tdv=0 但dv≠0 故 (∂U/∂v)T = 0 同理可证 (∂U/∂P)T = 0 即U=f(T)
热力学
（1）敞开体系（open system） 体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换。
体系分类
根据体系与环境之间的关系，把体系分为三类：
（2）封闭体系（closed system） 体系与环境之间无物质交换，但有能量交换。
体系分类
根据体系与环境之间的关系，把体系分为三类： （3）孤立体系（isolated system） 体系与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故 又称为隔离体系。有时把封闭体系和体系影响所及的环 境一起作为孤立体系来考虑。
功与过程
设在定温下，一定量理想气体在活塞筒中 克服外压 pe ,经4种不同途径，体积从V1膨胀到 V2所作的功。 1.自由膨胀（free expansion） δ We,1 pe dV 0 因为 pe 0 2.等外压膨胀（pe保持不变）
We,2 pe (V2 V1 )
体系所作的功如阴影面积所示。
第一定律的数学表达式 U = Q + W
对微小变化： dU =Q +W 因为热力学能是状态函数，数学上具有全微 分性质，微小变化可用dU表示；Q和W不是状态 函数，微小变化用表示，以示区别。 也可用U = Q - W表示，两种表达式完全等 效，只是W的取号不同。用该式表示的W的取号 为：环境对体系作功， W<0 ；体系对环境作功， W>0 。
第一定律的文字表述
第一类永动机（first kind of perpetual motion mechine) 一种既不靠外界提供能量，本身也不减少能 量，却可以不断对外作功的机器称为第一类永动机， 它显然与能量守恒定律矛盾。 历史上曾一度热衷于制造这种机器，均以失
败告终，也就证明了能量守恒定律的正确性。
环境对体系作功，W>0； 体系对环境作功，W<0 。
热力学
热力学第一章绪论一、概述:能源科学的入门课自然界中常用能源：风能、水能、常规燃料中的化学能、太阳能、地热、核。
其中常规燃料中的化学能、太阳能、地热、核为热能，占90%，可以直接利用，约占利用的16%，为传热学研究；风能、水能为机械能，工程热力学所研究，间接利用占84%。
二、研究对象：热能与机械能之间的相互转换规律和方法，并探讨提高转换效率的途径。
三、主要研究内容1、基本概念、基本定律2、工质的热力性质3、热力过程、热力循环第二章基本概念一、工质：用来实现相互能量转换的媒介物质具备特点：对体积的变化敏感且迅速有效：气（汽）体；易发生气液相变的液体。
二、热力系1、定义：人为地选取一定范围内的物质作为研究对象称为热力系统，简称系统。
开口系用控制体积法研究，即CV系三、状态与状态参数1、状态：是热力系在某一瞬时呈现出的宏观物理状况。
2、状态参数：描述系统工质状态的宏观物理量（1）、一一对应状态==========状态系数状态参数的改变只取决于给定的初始和终了状态而与过程所经历的路径无关。
（2）、常用的状态参数压力P、温度T、体积V、内能U、焓H、熵S其中P、T与质量无关，也叫强度量V、U、H、S和质量有关，具有可加性，称作尺度量，尺度量/M称为比参数，v、u、h、s就也可称为强度量（3）、基本状态参数，可直接用仪表测得p、t、v其它状态参数可由它们之间的关系导出。
3、压力P（1）、实质：气体分子运动撞击壁面，在垂直于单位面积的容器壁面上所呈现的平均作用力。
单位1Pa=1N/m3（2）几种压力之间的关系绝对压力P：真实压力，分子运动撞击的结果表压力Pg：压力表测得的压力值真空度Pv：真空计测得上述两种压力也叫相对压力大气压Pb：大气层对地球表面的压力，由地面上空气柱的重量造成的，大气压随着纬度、海拔、气候条件的不同而不同，有气压计测得。
P=Pg+Pb（3）、常用压力单位的核算液柱：1mmH2O=9.8Pa 1mmHg=133.3Pa4、温度T（1）宏观：标志了物体的冷热程度，是系统热平衡的唯一判据（2）微观：标志分子热运动的激烈程度，是大量分子平移动能平均值的量度（3）温标：温度的数量表示法摄氏温标t：1atm下，纯水冰点为0度，沸点为100度，中间100等分绝对温标：也叫热力学温标或开氏温标T=t+273.155、比容v：v=V/M=1/密度，单位m3/Kg，指单位质量的工质所占有的体积。
第1章 热力学第一定律
Extensive properties can be made intensive by normalizing.
5.热力学平衡态
系统在一定环境条件下，经足够长的时间，其各 部分可观测到的宏观性质都不随时间而变，此时系统 所处的状态叫热力学平衡态。 热力学系统，必须同时实现以下几个方面的平衡， 才能建立热力学平衡态： (i) 热平衡—系统各部分的温度T相等；若系统不是绝 热的，则系统与环境的温度也要相等。 (ii) 力平衡—系统各部分的压力p相等；系统与环境的 边界不发生相对位移。 (iii)质平衡—体系和环境所含有的质量不随时间而变。 (iv)化学平衡—若系统各物质间可以发生化学反应，则 达到平衡后，系统的组成不随时间改变。
此公式适合于恒外压过程。 （2）
式中p为系统压力，n为气体的物质的量。此公式适 合于理想气体恒压变温过程。
（3）
式中Wr为可逆功，p为系统的压力。只要知道p、V之 间的函数关系就可以对上式进行积分。此公式适合 于封闭体系可逆过程体积功的计算。
（4）Wr （5） （6）
Wr pdV
V1
V2
并且有
2 A 2 A xy yx
即二阶导数与求导次序无关
对一无限小的增量dA
dA=L(x,y)dx+M(x,y)dy
其中，L和M是独立变量x和y的函数，此时并不能马上断 定 A A dA是否是全微分，即不能断定是否存在一个函数(或性质) x y y x A(x,y)，因为L(x,y),无需是 或M(x, y)无须是 。 L L dA为全微分的充要条件： y x x y 若α L/ αy≠ α M/ αx,则dA并非为全微分；若α L/ α y ＝α M/ α x, 则dA为全微分，且A是体系的一个性质， 它在状态1,2之间的差值为，dA=A2一A1，与路径无关。 断定体系性质是否为状态函数依据：1.自变量是否可 知；2. 体系表征数据的精度是否可靠。
第1章 热力学第一定律
系统在环境温度不变的条件下发生的变化历程。T1=T2=Te
2). 恒压过程(isobaric process)： 系统在环境压力不变的条件下发生的变化历程。P1=P2=Pe
3) .恒容过程(isochoric process)：
容积不变的系统发生的变化历程。V1=V2
4) 绝热过程(adiabatic process)： 系统在与环境间无热量交换的条件下发生的变化历程。 5) 循环过程(cyclic process)：
化学热力学是怎样产生的？
19世纪，发明蒸汽机，导致工业革命的出现。
蒸汽机：燃煤锅炉——产生高温高压水蒸气——推动机械运转 “热能——机械能” 如何提高“热 — 机”效率？
总结并发现热力学一、二定律——热力学的主要基础。
第一定律：研究化学变化过程中的热效应等能量转换问题。 第二定律：研究化学变化过程的方向和限度。
定义 H=U+PV (焓) QP =H2－H1=△H
对微小的恒压过程， δQP= dH
由于H=U+PV，所以焓是状态函数。△H=△U+△(PV) 热力学定义焓的目的，主要在于研究问题的方便。 物理意义：对于只作膨胀功的恒压过程，系统焓的变化在数值 上等于过程的热。
因恒压热等于系统的焓变，故恒压热也只决定于系统的初末态，与过程无关。
宏观性质统称为状态函数(state function)。
2. 状态函数： 状态函数是系统所处状态的单值函数。对于确定的状态，所 有的状态函数都有确定的值。相反，当状态函数发生变化时， 状态也随之变化。 ★状态和性质之间是相互影响，相互制约的，系统的状态性质 中只要有一个发生变化，必将引起其它性质的变化。 因此，描述系统的状态时，并不需要罗列系统的全部性质。 例：理想气体状态方程
热力学 第一章
（3）状态参量：描述热力学系统平 衡状态的宏观性质的物理量。
描述系统状态的宏观参量一般可以 直接测量。
广延量和强度量
3、均匀系与非均匀系
（1）均匀系：一个系统各部分的性质完全
一致，称为一个均匀系。（也称为一个相 —单相系） （2）非均匀系：复相系
§1.2 热平衡定律和温度
一、热平衡定律（热力学第零定律） 实验
2 3 3 6 1
如果保持温度不变，将1mol的水从1 1000 pn ，求：外界所做的功。
pn
加压到
§1.5 热力学第一定律
一、热量：系统与外界仅由于温度差，通过边界 所传递的能量。（通过分子间的碰撞来实现）
Q 过程量 热量是能量传递的另一种方式 Q 0 系统从外界吸收热量
Q 0 系统向外界放出热量
3 6 2 3
1
§1.6 热容量和焓
一、热容量
1、引入：桶的装水量（水容量）
M 水容： C h
Q 电容： C U
2、热容量：一个系统在某一过程中温度升 高1K所吸收的热量。
Q C lim T T dQ C dT
单位：焦耳/开尔文 J / K
3、系统的质量对热容量的影响：
an2 ( p 2 )(V nb) nRT V
1mol : a ( p 2 )( v b) RT v
3、简单固体和液体：
V (T , p) V0 (T0 ,0)1 (T T0 ) KT p
例1、一个简单可压缩系统，已知
nR 1 a ; KT pV p V
作业：1、1mol理想气体，在27℃的恒温下 发生膨胀，其压强由 20Pn 准静态地降到 1Pn ，求：气体所做的功和所吸取的热量。 2、在27℃，压强在0至 1000pn 之间，测得 水的体积为V (18.066 0.71510 p 0.04610 p )cm mol 如果保持温度不变，将1mol的水从1 pn 加压至 1000pn ，求：外界所做的功。
第一章热力学第一定律
20
4.热力学平衡 热力学平衡态：指外界条件不变时，体系内 部性质均匀且不随时间变化的状态
1） 热平衡：无绝缘壁时，体系内各部分， 体系与环境之间温度相等 2）力学平衡：无刚性壁时，体系内各部分， 体系与环境之间力相等 3）相平衡：体系各相物质组成、数量不变
4）化学平衡：化学反应不引起物质组成或 浓度随时间的变化
18
2）几种重要的过程： a）等温过程：T 始 =T 终 =T 环 b）等压过程：P 始 =P 终 =P 环
c）等容过程：V 始 =V 终
d）等温等压过程：a，b 二者都具备
e）绝热过程：体系与环境之间没有热量传 递，只有功的传递 f）循环过程：体系由一始态出发，经一系列 变化过程又回到原来的状态
b. 人造金刚石： C（石墨）→C（金刚石） 由热力学知道 P>15000P° 时，才有可能； 今天已实现了这个转变（60000P°，1000℃， 催化剂）
二. 热力学研究方法的特点和局限性
3
1. 热力学方法的特点
研究大量粒子的宏观体系的宏观性质之间的 关系及变化规律，
不考虑微观粒子的微观结构
不涉及反应的速度和机理
4
2. 优点和局限性
1）热力学只研究体系的始终态 根据始终态的性质而得到可靠的结果；不 考虑变化中的细节；不考虑物质内部的结构 因素
2）不考虑时间因素
3）不考虑粒子的个别行为
5
热力学常用术语 1、体系与环境
体系（System） 简单而言，体系即研究之对象 。也就是为了研究问题的方便 ，我们常常用一个真实或想象 的界面把一部分物质或空间与 其余分开，这种被划定的研究 对象称为体系，亦称为物系或 环境（ 系统。surroundings） 与体系密切相关、影响所 及的那部分物质或空间称为环 境。
4.热力学平衡 热力学平衡态：指外界条件不变时，体系内 部性质均匀且不随时间变化的状态
1） 热平衡：无绝缘壁时，体系内各部分， 体系与环境之间温度相等 2）力学平衡：无刚性壁时，体系内各部分， 体系与环境之间力相等 3）相平衡：体系各相物质组成、数量不变
4）化学平衡：化学反应不引起物质组成或 浓度随时间的变化
18
2）几种重要的过程： a）等温过程：T 始 =T 终 =T 环 b）等压过程：P 始 =P 终 =P 环
c）等容过程：V 始 =V 终
d）等温等压过程：a，b 二者都具备
e）绝热过程：体系与环境之间没有热量传 递，只有功的传递 f）循环过程：体系由一始态出发，经一系列 变化过程又回到原来的状态
b. 人造金刚石： C（石墨）→C（金刚石） 由热力学知道 P>15000P° 时，才有可能； 今天已实现了这个转变（60000P°，1000℃， 催化剂）
二. 热力学研究方法的特点和局限性
3
1. 热力学方法的特点
研究大量粒子的宏观体系的宏观性质之间的 关系及变化规律，
不考虑微观粒子的微观结构
不涉及反应的速度和机理
4
2. 优点和局限性
1）热力学只研究体系的始终态 根据始终态的性质而得到可靠的结果；不 考虑变化中的细节；不考虑物质内部的结构 因素
2）不考虑时间因素
3）不考虑粒子的个别行为
5
热力学常用术语 1、体系与环境
体系（System） 简单而言，体系即研究之对象 。也就是为了研究问题的方便 ，我们常常用一个真实或想象 的界面把一部分物质或空间与 其余分开，这种被划定的研究 对象称为体系，亦称为物系或 环境（ 系统。surroundings） 与体系密切相关、影响所 及的那部分物质或空间称为环 境。
物理化学课件 第一章 热力学
第一章 热力学第一定律和热化学
The first law of themodynamics and thermochemistry
第一节 热力学概论
一. 热力学
热力学(Thermodynamics)： 研究宏观系统各种过程中能量相互转换所遵循的规 律的科学， 化学热力学：
热力学应用于化学及其相关的过程 主要原理：
内容：通过导热壁分别与第三个物体达热平衡的任意两个物 体彼此间也必然达热平衡。
定律延伸：任一热力学均相体系，在平衡态各自存在一个称 之为温度的状态函数，对所有达热平衡的均相体系，其温 度相同。
温标：a）摄氏温标 以水为基准物，规定水的凝固为零点， 水的沸点与冰点间距离的1/100为1℃。
b）理想气体温标 以低压气体为基准物质，规定水的三相点 为273.16K，温度计中低压气体的压强为 pr
平衡态公理： 一个孤立体系，在足够长的时间内必将趋于唯一的
平衡态，而且永远不能自动地离开它。
四、状态和状态函数
(一)状态 —系统所有性质的综合表现 ➢系统处于确定的状态，系统所有性质具有确定值；
➢系统所有性质具有确定值，系统状态就确定了；
➢系统的性质是相互关联的，通常采用容易直接测量 的强度性质和必要的广度性质来描述系统所处状态。
五、过程与途径
过程：系统从始态到终态发生的变化 途径：系统完成一个过程的具体方式和步骤
过程 －系统从始态到终态状态随发生的一系列变化
➢ 化学变化过程 按变化的性质分 ➢ 物理过程
p、V、T变化过程
相变化过程
过程按变化的条件分： 等温（T = 0) 等容（V = 0)
表述为热力学第一定律(相变和化学反应热效应)、热力 学第二定律(方向、限度和平衡)、热力学第三定律(熵)
The first law of themodynamics and thermochemistry
第一节 热力学概论
一. 热力学
热力学(Thermodynamics)： 研究宏观系统各种过程中能量相互转换所遵循的规 律的科学， 化学热力学：
热力学应用于化学及其相关的过程 主要原理：
内容：通过导热壁分别与第三个物体达热平衡的任意两个物 体彼此间也必然达热平衡。
定律延伸：任一热力学均相体系，在平衡态各自存在一个称 之为温度的状态函数，对所有达热平衡的均相体系，其温 度相同。
温标：a）摄氏温标 以水为基准物，规定水的凝固为零点， 水的沸点与冰点间距离的1/100为1℃。
b）理想气体温标 以低压气体为基准物质，规定水的三相点 为273.16K，温度计中低压气体的压强为 pr
平衡态公理： 一个孤立体系，在足够长的时间内必将趋于唯一的
平衡态，而且永远不能自动地离开它。
四、状态和状态函数
(一)状态 —系统所有性质的综合表现 ➢系统处于确定的状态，系统所有性质具有确定值；
➢系统所有性质具有确定值，系统状态就确定了；
➢系统的性质是相互关联的，通常采用容易直接测量 的强度性质和必要的广度性质来描述系统所处状态。
五、过程与途径
过程：系统从始态到终态发生的变化 途径：系统完成一个过程的具体方式和步骤
过程 －系统从始态到终态状态随发生的一系列变化
➢ 化学变化过程 按变化的性质分 ➢ 物理过程
p、V、T变化过程
相变化过程
过程按变化的条件分： 等温（T = 0) 等容（V = 0)
表述为热力学第一定律(相变和化学反应热效应)、热力 学第二定律(方向、限度和平衡)、热力学第三定律(熵)
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系统与外界之间相互作用可分为三类： • 热相互作用：通过传导或热辐射等方式交换能量 外界－“热源”或“热库” • 机械相互作用：通过广义力做功的方式交换能量 外界－“功源”或“功库” • 质量相互作用：通过交换物质来交换能量 外界－“粒子源”或“粒子库”
[2]
第一章 热力学基础知识与温度
根据相互作用情况，系统又可分成以下几类： • 孤立系统：与外界无任何相互作用的系统
由图,在ptr不趋于 零时，充有不同种 类气体的温度计的 T（p）不同；只有 在 ptr→0时，曲线 才会聚一点。温度 数值为373.15K(水 的正常沸点)，这 才是由气体温度计 所定出的理想气体 温标.
压力表
测温泡
理想气体温标是根据气体在极低压强下所遵从的普遍 规律来确定的，是利用气体温度来定标的。 [18]
三、准静态过程
（1） 热力学过程：状态发生变化时，系统所经历的过程，简 称过程. 迟豫时间：系统从非平衡态发生开始再到达一新平衡态所 经历的时间，显然外界条件改变越小，系统经 历的迟豫时间越短.
[7]
第一章 热力学基础知识与温度
问题3 分析一个系统所经历的热力学过程。
i. 保持外界（砝码）不变，封闭系统处于某 种平衡态，可由（P0,V0,T0）描述. ii. 去掉一砝码，外界条件改变，活塞上升一 高度，系统达到一新平衡态，可用（P1,V1,T0） 描述，经历的时间为迟豫时间；
三、温标（temperature scale）
温标 具体给出温度数值的表示法 （1）经验温标（empirical temperature scale） 例如，在固定压强下液体（或气体）的体积，在固定体 积下气体的压强，以及金属丝电阻或低温下半导体的电阻 等都随温度单调地、较显著地变化。
任何物质的任何属性，只要它随冷热程度发生单调的、 较显著的改变，就可用来计量温度。 从这一意义上来理解，可有各种各样的温度计，也可有 各种各样的温标.这类温标称为经验温标
[5]
第一章 热力学基础知识与温度
（3）状态参量 用来描述系统平衡态的几个相互独立的宏观物理量，称为 状态参量。状态参量的个数由系统的复杂程度决定。
例如：
i. 化学纯气体系统：P不变时，增加T，V增加； V不变时，增加T，P增加. 故仅需两个参量即可，如P（力学参量）和V（几何参量）
ii.混合气体系统：除P和V，需增加一表明组分质量或摩尔 数的参量，即一化学参量
[15]第一章 热力学基础知识 Nhomakorabea温度经验温标包含三个要素：
• 选择某种测温物质，确定它的测温属性（例如水银的体 积随温度变化）；
• 选定固定点: 对于水银温度计，若选用摄氏温标（由瑞 典天文学家摄尔修斯Celsicus，于 1742年建立），则以 冰的正常熔点定为0℃，水的正常沸点定为100℃） ；
第一章 热力学基础知识与温度
（2）热力学平衡态 在不受外界条件影响下，系统的各种宏观性质（宏观物理 量）不随时间变化，且有确定的值时，我们称系统处于热力 学平衡状态，简称平衡态。
系统处于热力学平衡态的必要条件： • 力学平衡条件：系统内部以及系统内部与外界为力平衡；通 常情况下，力学平衡表现为压强处处相同。 • 热平衡条件：系统各部分冷热程度必须一致，否则有热量 的流动。 • 质量平衡条件： 化学平衡：正与逆反应的效果相互抵消，即可逆反应且正 逆反应达到平衡 相平衡：系统内性质相同并与其它区域有明显分界的部分， 称为相，对于多相系统，各相物质保持不变 [4]
• 封闭系统：与外界无质量相互作用的系统 • 开放系统：与外界有质量相互作用的系统
• 绝热系统：与外界无热相互作用的系统 二、系统状态与状态参量
包括能量 的交换
（1）系统状态：由所研究物体的宏观性质所确定的系统状
态，不同于宏观物体内大量分子的速度和
位置所确定的系统微观状态。 如压强、体积、温度等，称为热力学的参量， [3] 也称热力学坐标
摄氏温标与华氏温标tF 间的换算关系为
9 t t F [ 0 32]0 F 5 C
[20]
第一章 热力学基础知识与温度
（4）热力学温标（Thermodynamics temperature scale）
从经验温标三要素知，选择不同测温物质或不同测温属 性所确定的温标不会严格一致。事实上也找不到一种经验温 标，能把测温范围从绝对零度覆盖到任意温度。 引入一种不依赖测温物质、测温属性的温标，即绝对温标 或称热力学温标。 国际上规定热力学温标为基本温标，一切温度测量最终 都以热力学温标为准。
第一章 热力学基础知识与温度
第一章
热力学基础知识与温度
（一）热力学系统、状态与过程
（二）热力学第零定律与温度 （三）状态方程
[1]
第一章 热力学基础知识与温度
（一）热力学系统、状态与过程
一、热力学系统
有明确边界的被研究的宏观物体，称为热力学系统， 简称系统（System）。 系统边界以外所有对系统发生作用的物体，称为外界， 或环境。
iii.电磁场中的系统：另外增加一电磁参量，如E,B,P或M等
[6]
第一章 热力学基础知识与温度
系统其它宏观物理量S都是系统状态参量的函数，称为态函数. 例如，在一P-V系统中，可记为 S=S(P,V)
系统经历一系列变化又回到原状态，则S的改变量必为零，即
dS 0
这是态函数的一个基本性质。
热力学温标只是一种理想化的温标，但它却与理想气体 温标是一致的。只要在理想气体温标适用的范围内，热力学 温标就可通过理想气体温标来实现。
x xi xs xi q qi q s qi
即
x xi q qi q s qi xs xi
选择不同测量物质或不同测温属性所确定的经验温标并 不严格一致。
[17]
第一章 热力学基础知识与温度
（２）理想气体温标 以气体为测温物质，利用理想气体状态方程中体积（或 压强）不变时压强（或体积）与温度成正比关系所确定的 温标称为理想气体温标。
[11]
第一章 热力学基础知识与温度
热力学第零定律的物理意义
• 热力学第零定律告诉我们，互为热平衡的物体之间必存 在一个相同的特征——它们的温度是相同的。 • 第零定律不仅给出了温度的概念，而且指出了判别温度 是否相同的方法。 在判别两个物体温度是否相同时，不一定要两物体直 接接触，而可借助一“标准”的物体分别与这两个物体 热接融就行了。 这个“标准”的物体就是温度计。 • 第零定律只能判别相互接触物体是否达到热平衡，而不 能判别达到热平衡前的物体间温度的高低，后者需借助 于另一基本定律——热力学第二定律。
(1) ( 2) (3)
[13]
第一章 热力学基础知识与温度
由（）和（）可分求出 1 2 yC g AC ( x A , y A , xC ) yC g BC ( x B , y B , xC )
即 g AC ( x A , y A , xC ) gBC ( xB , yB , xC )
与(３)式相比，(４)式成立应与xC无关，故可消去
(４)式可化为
( 4)
A ( xA , yA ) B ( xB , yB ) C ( xC , yC )
同理
(5)
所以，处于热平衡的系统确实具有共同的状态函数，称为 温度，用T表示。
[14]
第一章 热力学基础知识与温度
由(５) 可看出，T 仅与状态参量有关，且对一个处于平衡 状态的系统具有确定的温度。
1
c. 系统经历的过程为一般过程， 包括等温过程、绝热过程等，可 用多方方程描述。
V0
V2
V
问题：非准静态过程能否在热力学坐标系表示？
[9]
第一章 热力学基础知识与温度
（二）热力学第零定律与温度
温度是对物体冷热程度的量度，作为一物理量是在热力学第 零定律的基础上建立起来的.
一、热力学第零定律
（1）绝热壁与导热壁 固定隔板
• 进行分度，即对测温属性随温度的变化关系作出规定 （摄氏温标规定0℃到100℃间等分为100小格，每一小 格为1℃）。
经验温标的建立
假设测温物质的某种性质与温度成简单的线性关系.
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第一章 热力学基础知识与温度
这种性质的量用x表示，温度用q表示
若 冰点时：温度－qi，测量值为xi； 汽点时：温度－qs，测量值为xs。 那么在某一温度q 时，测量值为x，由假设的线性关系可得：
V T (V ) 273.16 V0
其中：V0为气体在水的三相点温度时的体积。
气体温度计是目前适用范围最宽(3-1400K)，应用最广的 温度计。低温气体温度计的测量物质通常是氦气。
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第一章 热力学基础知识与温度
（3）摄氏温标、华氏温标 摄氏温标：由瑞典天文学家摄尔修斯Celsicus，于 1742年建 立对于水银温度计，以冰的正常熔点定为0℃， 水的正常沸点定为100℃ 华氏温标：在摄氏温标建立之前，1714年德国物理学家华伦 海脱（Fahrenhit）也是利用了水银体积随温度变 化的属性，建立了华氏温标（用tF表示），这是世 界上第一个经验温标。他把氯化氨、冰、水混合 物的熔点为0℉，冰正常熔点为32℉，并作均匀分 度，由此定出水的正常沸点为212℉。
该类固定隔板为绝热壁
活塞
绝热气缸 该类固定隔板为透热壁
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第一章 热力学基础知识与温度
（２）热力学第零定律
C A B
C A B
在不受外界影响的情况下，只要A和B同时与C处于热平 衡，即使A和B没有热接触，它们仍然处于热平衡状态，这种 规律被称为热平衡定律。
热平衡定律是否勒（Fowler）于1939年提出的，它独立于 热力学第一、第二定律，但它又是研究热学的首要部分，故 称它为热力学第零定律（Zeroth law of Thermodynamics)