中药/药学基础

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热力学术语和基本概念

2.1.1、系统和环境

物质世界是无穷尽的,研究问题只能选取其中的一部分。

系统:系统是被人为地划定的作为研究对象的物质(又叫体系或物系)。系统具有边界,这一边界可以是实际的界面,也可以是人为确定的用来划定研究对象的空间范围。系统是由大量微观粒子组成的宏观集合体。

环境:体系边界之外的,与体系之间产生相互作用和相互影响的部分,称为环境。

体系与环境之间,按照物质交换和能量交换的不同,将体系分为:

敞开系统:与环境既有物质交换又有能量交换。例如一个敞口的盛有一定量水的广口瓶,就是敞开系统。因为这时瓶内既有水的不断蒸发和气体的溶解(物质交换);又可以有水和环境间的热量交换。

封闭系统:与环境无物质交换而有能量交换。如对盛有水的广口瓶上再加一个塞子,即成为封闭系统。因为这是水的蒸发和气体的溶解只限制在瓶内进行,体系和环境间仅有热量交换。

孤立系统:与环境既无物质交换又无能量交换。例如将水盛在加塞的保温瓶(杜瓦瓶)内,即是孤立系统。如果一个体系不是孤立系统,只要把与此体系有物质和能量交换的那一部分环境,统统加到这个体系中,组成一个新体系,则此新体系就变成孤立系统了。

2.1.2、状态和状态函数

热力学中,体系的性质确定体系的状态。体系的状态是体系一切性质的综合表现。性质指温度、压力、体积、物态物质的量、相等。当体系的所有性质各具有确定的值而不再随时间变化时,体系处于一定的状态。如果体系有一种性质发生了变化,则体系的状态发生了变化。能够确定体系状态的物理量叫做状态函数。状态一定,状态函数一定。即体系处于一定的状态时,状态函数有确定的值,而当体系的状态发生变化时,状态函数也要发生相应的变化,其变化值完全由始终态决定,与状态变化的途径无关。循环过程中,状态函数的变化为零。

各个状态函数相互制约(P、V、T)。

2.1.3、过程

体系状态的变化称为过程。过程进行的具体方式称为途径。变化前体系所处的状态称为初始状态(简称初态),变化后体系所处的状态称为最终状态(简称终态)。体系从同一始态变化到同一终态,可以经过各种不同的途径。

等温过程:过程中始态、终态和环境的温度相等,

(△T=0),并且过程中始终保持这个温度。等温变化和等温过程不同医|学教|育网搜集整理,它只强调始态和终态的温度相同,而对过程中的温度不作任何要求。

等压过程:过程中始态、终态和环境的压力相等,

(△P=0)。等压变化和等压过程不同,它只强调始态和终态的压力相同,而对过程中的压力不作任何要求。

等容过程:始态、终态体积相等,并且过程中始终保持这个体积(密闭容器)(△V=0)

绝热过程:过程中系统和环境无热量交换。(△Q=0)

广度性质:有加合性。m,V

强度性质:无加合性。T,P,C

2.1.4、相

系统中物理性质和化学性质完全相同的而与其他部分有明确界面分隔开来的任何均匀部分叫做相。只含一个相的系统叫做均相系统或单相系统。例如,NaCl水溶液、碘酒、天然气、金刚石等。相可以由纯物质或均匀混合物组成。相可以是气、液、固等不同形式的集聚状态。系统内可能有两个或多个相,相与相之间有界面分开,这种系统叫做非均相系统或多相系统。例如一杯水中浮有几快冰,水面上还有水蒸气和空气的混合气体,这是一个三相系统。又如油浮在水面上的系统是两相系统。为书写方便,通常以g,l,s分别代表气态、液态和固态,用aq表示水溶液。

2.1.5、化学反应计量式和反应进度

化学反应计量式即化学方程式翳学教育网搜集整理。

依据规定,化学式前的“系数”称为化学计量数,以表示,为量纲一的量。并规定,对于反应物,化学计量数为负,对于产物为正。对于任意反应:

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