1.1引言 、冶金热力学的性质和研究内容: 将热力学基本原理用于研究冶金过程、化学变化及相关的物理现 象即为冶金热力学。 热力学实用于宏观体系,它的基础主要是热力学第一定律和热力 学第二定律。其中第一定律用于研究这些变化中的能量转化问题, 第二定律用于上述变化过程的方向、限度以及化学平衡和相平衡的 理论 概括起来,热力学研究的内容为:方向和限度问题。 、局限性: 热力学不涉及过程的速率和机理。这一特点决定了它的局限性, 即只指出某一变化在一定条件下能否发生,若能发生,其方向和限 度如何,而无法解释其发生的道理,也不可能预测实际产量。只预 测反应发生的可能性,而不问其现实性;只指出反应的方向、变化 前后的状态,而不能得出变化的速率
1．1 引言 一、冶金热力学的性质和研究内容： • 将热力学基本原理用于研究冶金过程、化学变化及相关的物理现 象即为冶金热力学。 • 热力学实用于宏观体系，它的基础主要是热力学第一定律和热力 学第二定律。其中第一定律用于研究这些变化中的能量转化问题， 第二定律用于上述变化过程的方向、限度以及化学平衡和相平衡的 理论。 •概括起来，热力学研究的内容为：方向和限度问题。 二、局限性： 热力学不涉及过程的速率和机理。这一特点决定了它的局限性， 即只指出某一变化在一定条件下能否发生，若能发生，其方向和限 度如何，而无法解释其发生的道理，也不可能预测实际产量。只预 测反应发生的可能性，而不问其现实性；只指出反应的方向、变化 前后的状态，而不能得出变化的速率
1.2热力学基本概念 系统与环境 、体系的性质、状态、状态函数 体系表现出来的宏观性质称为体系的热力学性质,也称热力学变量。如质量、温度、 体积、压力、密度、表面张力、电导率等。体系的各性质之间有一定关系,在一定状态下, 可以采用数学函数表示这种关系,即称为状态函数 体系状态和状态函数是单值对应的, 过程和途径 等温过程;等压过程;等容过程;绝热过程;可逆过程; 对复杂的冶金过程,一般无法用单一过程描述,但可以结合状态函数的特点,将复杂 过程分解成若干个上述的单一过程的组合
四、热和功 热和功是体系发生变化时与环境交换能量的两种形式。它们都不是体系的性质。热和 功都用能量单位,常用焦尔(J),千焦尔(kJ)表示。 体系与环境之间由于温度的不同而传递的能量为热,以Q表示。 体系与环境之间传递的其它形式的能量统称为功,以W表示。 五、内能 内能是体系内部储存的总能量,常用U表示,单位为KJ或J 内能绝对值的不可知性。当体系状态改变后,内能的变化常以功、能的形式表现出来 而这一部分能量是可测的,所以,常用到内能的变化值△U 内能是体系的性质,是状态函数
四、热和功 热和功是体系发生变化时与环境交换能量的两种形式。它们都不是体系的性质。热和 功都用能量单位，常用焦尔（J），千焦尔（kJ）表示。 体系与环境之间由于温度的不同而传递的能量为热，以Q 表示。 体系 与环境之间传递的其它形式的能量统称为功，以W 表示。 五、内能 内能是体系内部储存的总能量，常用U 表示，单位为KJ 或J。 内能绝对值的不可知性。当体系状态改变后，内能的变化常以功、能的形式表现出来， 而这一部分能量是可测的，所以，常用到内能的变化值ΔU。 内能是体系的性质，是状态函数
1.3能量守恒热力学第一定律 、热力学第一定律 1、学第一定律的数学表述 △U=Q+W du=80+8W (1-1) 符号:Q表示热能,W表示体系状态变化所做的功d表示微分,δ表示微小变化 变量δQ和δW取决于经过的路径,而dU仅取决于始末态 2、它几点说明 (1)对一个孤立的体系,热力学第一定律实际即为能量守恒定律 (2)功W可以是机械功或者是某种其他形式的功(而是化学的等等),机械功 一般是由压力引起的,并可表示为-PV,如果以W表示非机械功,则有 U=8Q-PdV+8w (3)各参量的正负号问题,在(1-1)中,吸热时Q为正,环境对体系做功时 为正
、热与焓 1焓和热的关系 冶金中最常见的的恒压下,此时有 Qp=△U+P△V或8Qp=dU+PdV=d(U+PV) 取H=U+PV(焓的定义式),则有 dh-8 Qp (1-8) H为状态函数,其热值只取决于体系的始末态,与过程的具体途径无关。 2.几点说明 (1)由推导可知,只有在恒压状态,焓变等于过程吸放热值 (2)焓的绝对值的不可知性。和U一样,也无法知道H的确定值,但可 测得其变化值。通常利用一个取为标准的状态为参考点,得出过程 状态变化时的△H。 (3)标准状态:对一个元素来说,标准状态是在25°C(298K)和压力为 大气压下,它能稳定存在的状态,此时△P=0,其。如298K时 为固态的元素,△F=0。对298K时的气态元素,在101325Pa时, △H°2s=0 (4)化合物的标准生成焓:标准状态下,由稳定单质生成1mole某化合 物的反应的焓变△H
二、热与焓 1 焓和热的关系 冶金中最常见的的恒压下，此时有 QP=ΔU+PΔV 或 δQP= dU + PdV =d（U+PV） （1-7） 取 H=U+PV（焓的定义式），则有 dH=δQP （1-8） H 为状态函数，其热值只取决于体系的始末态，与过程的具体途径无关。 2．几点说明 （1） 由推导可知，只有在恒压状态，焓变等于过程吸放热值。 （2） 焓的绝对值的不可知性。和 U 一样，也无法知道 H 的确定值，但可 测得其变化值。通常利用一个取为标准的状态为参考点，得出过程 状态变化时的 ΔH。 （3） 标准状态：对一个元素来说，标准状态是在 25ºC（298K）和压力为 一大气压下，它能稳定存在的状态，此时 ΔHº=0，其。如 298K 时 为固态的元素，ΔHº 298=0。对 298K 时的气态元素，在 101325Pa 时， ΔHº 298=0。 （4） 化合物的标准生成焓：标准状态下，由稳定单质生成 1mole 某化合 物的反应的焓变 ΔH