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在长期的发展过程中, 热力学形成了很多“虚实相间”的概念及理论,本文拟对现阶段热力学第一定律理论及概念的虚实进行梳理,供参考.
热力学第一定律理论及概念的虚实参见如下表1.
表1. 热力学第一定律主要理论及概念的虚实
序号 | 名称 | 主要内容或公式 | 备注 | 虚或实 |
(1) | 热力学平衡态 | 即系统的状态,指系统的热力学性质与时间及环境无关;包括热平衡、力平衡、相平衡及化学平衡. | 特指系统的始态与末态;应用于范特霍夫平衡箱. | 虚 |
(2) | 准静态过程 | 过程任意瞬间系统均无限小的偏离平衡,并随时可恢复平衡;要求过程必须无限缓慢、连续且无间断. | 平衡态热力学规定所有热力学过程均为准静态过程. | 虚 |
(3) | 热力学第一定律 | dU=TdS-pdV+δW' | 平衡态热力学 | 实 |
(4) | 热量(Q) | δQ≡TdS | 平衡态热力学 | 实 |
(5) | 体势变(WV) | δWV≡-pdV | 平衡态热力学 | 实 |
(6) | 有效功(W') | 除热量(Q)及体势变(WV)之外的能量传递形式. | 平衡态热力学 | 实 |
(7) | 体积功(WT) | δWT≡-pedV | 平衡态热力学 | 实 |
(8) | 热容 (Cp、CV) | pVT变化中,恒压或恒容条件下,温度每升高(或降低)1K,物质所需吸收(或释放)的热量. | 平衡态热力学 | 实 |
(9) | 热力学基本方程 | dU=TdS-pdV+δW dH=TdS+Vdp+δW'' dG=-SdT+Vdp+δW' dA=-SdT-pdV+δW' | 平衡态热力学 | 实 |
(10) | 热力学能(U) | U=TS+(-pV)+G H=TS+G A=(-pV)+G Y=TS+(-pV) | 热力学能由热能(U)、功能(-pV)及吉布斯能(G)共同构成;焓、吉布斯能、赫姆霍兹能及余能(Y)均为内能的组成部分. | 实 |
(11) | 范特霍夫平衡箱 | 平衡态热力学化学反应或相变的反应器 | 可建造恒温、恒压及组成恒定的反应条件. | 虚 |
(12) | 反应进度(ξ) | dξ=dnB/νB | 平衡态热力学(系统组成必须恒定) | 实 |
备注:(3)、(4)、(5)、(9)及(12)的虚实主要针对其微分定义.
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