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下页 退出 无机化学 返回 化学热力学初步 Chemical Thermodynamical Base
基本内容和重点要求 6.1热力学第一定律 62热化学 63化学反应的方向 重点要求掌握掌握热力学的一些基本概念、热力学第 定律;掌握用标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓计算化学 反应热的方法;掌握根据盖斯定律或利用状态函数的基本 特征、设计过程、计算化学反应热的方法,学会用吉布斯 自由能变AG判断标准状况下等温等压化学反应方向等。 上页下页返回退出
上页 下页 退出 基本内容和重点要求 返回 重点要求掌握掌握热力学的一些基本概念、热力学第一 定律 ；掌握用标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓计算化学 反应热的方法；掌握根据盖斯定律或利用状态函数的基本 特征、设计过程、计算化学反应热的方法，学会用吉布斯 自由能变ΔrGm判断标准状况下等温等压化学反应方向 等。 6.1 热力学第一定律 6.2 热化学 6.3 化学反应的方向
6.1热力学第一定律 611基本概念 612热力学第一定律 613可逆途径* 上页下页 退出
上页 下页 退出 6.1 热力学第一定律 6.1.1 基本概念 6.1.3 可逆途径* 6.1.2 热力学第一定律
61.1基本概念 (1)体系和环境 体系我们研究的对象,称为体系。 环境体系以外的其它部分,称为环境。 按照体系和环境之间的物质及能量的交换关系,可 以将体系分为三类: a)敞开体系既有能量交换,又有物质交换; b)封闭体系有能量交换,无物质交换; c)孤立体系既无物质交换,又无能量交换。 上页下页 退出
上页 下页 退出 6.1.1 基本概念 (1) 体系和环境 体系 我们研究的对象，称为体系。 环境 体系以外的其它部分，称为环境。 按照体系和环境之间的物质及能量的交换关系，可 以将体系分为三类： a） 敞开体系 既有能量交换，又有物质交换； b） 封闭体系 有能量交换，无物质交换； c） 孤立体系 既无物质交换，又无能量交换
(2),状态和状态函数 状态:体系宏观性质的综合表现,由一系列物理量所确定。 状态函数:描述体系状态的物理量。(、VT、n 特点:①状态一定,状态函数也确定。 ②状态变化,状态函数也随之而变,且状态函数的变化值只与 始态、终态有关,而与变化途径无关。 体系发生变化前的状态称为始态,变化后的状态称为终态。改变量△ 体系中具有加和性的某些性质,称为量度性质或广延性质,如Ⅴ和n。 有些状态函数,不具加和性的性质,称强度性质,如P和T 终态 始态 (Ⅱ) 上页下页 退出
上页 下页 退出 (2). 状态和状态函数 状 态：体系宏观性质的综合表现，由一系列物理量所确定。 状态函数：描述体系状态的物理量。(p、V、T 、n) 特点：① 状态一定，状态函数也确定。 ② 状态变化，状态函数也随之而变，且状态函数的变化值只与 始态、终态有关，而与变化途径无关。 ➢ 体系发生变化前的状态称为始态，变化后的状态称为终态。改变量 ➢ 体系中具有加和性的某些性质，称为量度性质或广延性质，如V和n。 ➢ 有些状态函数，不具加和性的性质，称强度性质，如P和T。 始 态 （Ⅰ） 终态 （Ⅱ）
(3)过程和途径 体系状态发生变化,从始态到终态,体系经历一个热力学过程,简 称过程。 变化过程可采取不同方式。每种具体方式称为一种途径 状态函数的改变量与过程的始、终态有关,与采取的途径无关。过 程的着眼点是始终态,而途径着眼点是具体方式 恒温过程:始态、终态温度相等,并且过程中始终保持这个温度。 T1=T2 恒压过程:始态、终态压力相等,并且过程中始终保持这个压力。 PIp2 恒容过程:始态、终态容积相等,并且过程中始终保持这个容积。 绝热过程:过程中体系和环境没有热量交换或传递。 上页下页 退出
上页 下页 退出 （3） 过程和途径 ➢ 体系状态发生变化，从始态到终态，体系经历一个热力学过程，简 称过程。 ➢ 变化过程可采取不同方式。每种具体方式称为一种途径 ➢ 状态函数的改变量与过程的始、终态有关，与采取的途径无关。过 程的着眼点是始终态，而途径着眼点是具体方式。 恒温过程：始态、终态温度相等，并且过程中始终保持这个温度。 T1=T2 恒压过程：始态、终态压力相等，并且过程中始终保持这个压力。 p1=p2 恒容过程：始态、终态容积相等，并且过程中始终保持这个容积。 V1=V2 绝热过程：过程中体系和环境没有热量交换或传递
4、体积功和p-V图 化学反应过程中,经常发生体积变化。体系反抗外压改变 体积,产生体积功。 按照传统的功的定义,W=F·△l, F W=△l·S=p△V,这种功W=p△V称为体积功, 以W体表示。若体积变化△V=0,则W体=0 我们研究的过程与途径,若不特别说明,可以认为只有体 积功。即W=W体 上页下页 退出
上页 下页 退出 4、体积功和p-V图 化学反应过程中，经常发生体积变化。体系反抗外压改变 体积，产生体积功。 = S F W l · S = p V ，这种功 W = p V 称为体积功， 以 W体 表示。若体积变化 V = 0 ， 则 W体 = 0 。 我们研究的过程与途径，若不特别说明，可以认为只有体 积功。即 W = W体 按照传统的功的定义， W = F · l
(5)热力学能 热力学能是体系内部所有能量之和,包括分子原子的动能, 势能,核能,电子的动能 以及一些尚未研究的能量。 热力学上用符号U表示热力学能(经常称为内能) 虽然体系的内能尚不能求得,但是体系的状态一定时,内 能是一个固定值。因此,热力学能U是体系的状态函数。 体系的状态发生变化,始终态确定,则内能变化量△U 是一定值,△U=U终一U始 理想气体是最简单的体系,可以认为理想气体的内能只是温 度的函数。温度一定,则U一定,即△T=0,则△U=0 上页下页 退出
上页 下页 退出 （5） 热力学能 热力学能是体系内部所有能量之和，包括分子原子的动能， 势能，核能， 电子的动能 以及一些尚未研究的能量。 热力学上用符号 U 表示热力学能（经常称为内能） 虽然体系的内能尚不能求得，但是体系的状态一定时，内 能是一个固定值。因此，热力学能 U 是体系的状态函数。 体系的状态发生变化，始终态确定，则内能变化量 U 是一定值， U = U终 － U始 。 理想气体是最简单的体系，可以认为理想气体的内能只是温 度的函数。温度一定，则 U 一定，即 T = 0 ，则 U = 0
6.12热力学第一定律 (1)第一定律的内容 某体系由状态I变化到状态Ⅲ,在这一过程中体系吸 热Q,做功W,体系的内能改变量用△U表示,则有 △U=Q-W 体系内能的改变量等于体系从环境吸收的热量减去体系对 环境所做的功。显然,热力学第一定律的实质是能量守恒。 例:某过程中,体系吸热100J,对环境做功20J。求体系的内能 改变量。 解由第一定律表达式 △U=Q-W =100—20=80(J)体系的内能增加了80J 上页下页 退出
上页 下页 退出 （1） 第一定律的内容 某体系由状态 I 变化到状态 II，在这一过程中体系吸 热 Q，做功 W，体系的内能改变量用 U 表示，则有 U = Q － W 6.1.2 热力学第一定律 体系内能的改变量等于体系从环境吸收的热量减去体系对 环境所做的功。显然，热力学第一定律的实质是能量守恒。 例 ： 某过程中，体系吸热 100 J，对环境做功 20 J。求体系的内能 改变量。 解 由第一定律表达式 U = Q － W = 100 － 20 = 80 ( J ) 体系的内能增加了80 J
环境的内能改变量怎样求得? 从环境考虑,吸热一100J,做功一20J,所以 △U环=(-100)-(-20) 80(J)环境的内能减少了80J 内能是量度性质,有加和性。体系加环境为宇宙,故 △U字宙=△U体+△U环=80+(-80)=0,能量守恒。 (2)功和热 功和热的符号规定 Q是指体系吸收的热量。 Q=30J,表示体系吸热30J, 40J,表示体系放热40J。 体系吸热为正,放热为负
环境的内能改变量怎样求得？ 从环境考虑，吸热 － 100 J，做功 － 20 J，所以 U环 = ( － 100 ) － ( － 20 ) = － 80 ( J ) 环境的内能减少了80 J。 内能是量度性质，有加和性。体系加环境为宇宙，故 U宇宙 = U体 + U环 = 80 + ( － 80 ) = 0， 能量守恒。 （2） 功和热 ➢ 功和热的符号规定 Q 是指体系吸收的热量。 Q = 30 J， 表示体系吸热 30 J， Q = － 40 J，表示体系放热 40 J 。 体系吸热为正，放热为负