环境工程化学5.ppt

第四章典型水处理工艺中的化学热力学与动力学
第一节化学热力学
研究热、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;
研究各种物理变化和化学变化过程中所发生的能量效应;
研究化学变化的方向和限度。
体系与环境
体系的分类
体系的性质
热力学平衡态
热和功
几个基本概念:
一、热力学体系
体系与环境
体系(System)
在科学研究时必须先确定研究对象,把一部分物质与其余分开,这种分离可以是实际的,也可以是想象的。这种被划定的研究对象称为体系,亦称为物系或系统。
环境(surroundings)
与体系密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。
体系分类
根据体系与环境之间的关系,把体系分为三类:
(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。
体系分类
体系的性质
用宏观可测性质来描述体系的热力学状态,故这些性质又称为热力学变量。可分为两类:
广度性质(extensive properties)
又称为容量性质,它的数值与体系的物质的量成正比,如体积、质量、熵等。这种性质有加和性,在数学上是一次齐函数。
强度性质(intensive properties)
它的数值取决于体系自身的特点,与体系的数量无关,不具有加和性,如温度、压力等。它在数学上是零次齐函数。指定了物质的量的容量性质即成为强度性质,如摩尔热容。
热力学平衡态
当体系的诸性质不随时间而改变,则体系就处于热力学平衡态,它包括下列几个平衡:
热平衡(thermal equilibrium)
体系各部分温度相等。
力学平衡(mechanical equilibrium)
体系各部的压力都相等,边界不再移动。如有刚壁存在,虽双方压力不等,但也能保持力学平衡。