无视化 第五章化学热力学初步 Chapter 5 Primary Conception of Chemical Thermodynamics 医药化工学院无机化学教研室 www.yyhg.tzc.edu.cn
1 医药化工学院 无机化学教研室 www.yyhg.tzc.edu.cn 第五章 化学热力学初步 Chapter 5 Primary Conception of Chemical Thermodynamics
学习要求 1掌握热力学能、焓、熵、自由能概 念 2活用热力学三定律 3判断化学反应的方向 2
2 学习要求 1 掌握热力学能、焓、熵、自由能概 念 2 活用热力学三定律 3 判断化学反应的方向
教学内容 第一节化学热力学研究对象 第二节热力学术语和基本概念 第三节热力学第一定律 第四节化学反应的方向
3 教学内容 第一节 化学热力学研究对象 第二节 热力学术语和基本概念 第三节 热力学第一定律 第四节 化学反应的方向
第一节化学热力学研究对象 定义 热力学是专门研究能量相互转变过程中所遵循的法则的一门科学。 ①化学平衡（反应程度） 物理化学要解决 ②反应速度（机理） ③物质结构 ①化学热力学 三个分支学科 ②化学动力学 ③结构化学 ①热力学第一定律 ①化学反应能否发生 热力学基础 ②热力学第二定律 化学热力学要解决 ②反应程度即转化率及平衡状态 ③热力学第三定 ③伴随多少能量变化
4 第一节 化学热力学研究对象 定义 热力学是专门研究能量相互转变过程中所遵循的法则的一门科学。 物理化学要解决 ①化学平衡（反应程度） ②反应速度（机理） ③物质结构 三个分支学科 ①化学热力学 ②化学动力学 ③结构化学 化学热力学要解决 ①化学反应能否发生 ②反应程度即转化率及平衡状态 ③伴随多少能量变化 热力学基础 ①热力学第一定律 ②热力学第二定律 ③热力学第三定 律
第二节基本概念 1、体系与环境 2、体系性质 3、状态和状态函数 4、过程与途径 5、热与功 6、热力学温度和热力学标准态 7、相 8、化学反应计量式和反应进度 9、气体 5
5 第二节 基本概念 1、体系与环境 2、体系性质 3、状态和状态函数 4、过程与途径 5、热与功 6、热力学温度和热力学标准态 7、相 8、化学反应计量式和反应进度 9、气体
I体系和环境(system and environment) 体 系system：被研究的直接对象 环 境environment:体系外与其密切相关的部分 敞开体系open system：与环境有物质交换也有能量交换 封闭体系closed system:与环境有能量交换无物质交换 孤立体系isolated system：与环境无物质、能量交换 物质 物质 能量 能量 能量
6 体 系system ：被研究的直接对象 环 境environment : 体系外与其密切相关的部分 敞开体系open system ：与环境有物质交换也有能量交换 封闭体系closed system ：与环境有能量交换无物质交换 孤立体系isolated system ：与环境无物质、能量交换 1 体系和环境 (system and environment)
2体系性质 体系性质 描述体系的热力学状态通常用其宏观性质如：温度、压力、体积、 密度、粘度、质量及化学成分等 ①广度性质（容量性质） 特点：在一定条件下具加和性，数值与体系的数量 体系性质分类 成正比。如体积、质量等 ②强度性质 特点：不具加和性，其数值与体系的数量成正比。如温度
7 2 体系性质 体系性质 描述体系的热力学状态通常用其宏观性质如：温度、压力、体积、 密度、粘度、质量及化学成分等 特点：在一定条件下具加和性，数值与体系的数量 成正比。如体积、质量等 特点：不具加和性，其数值与体系的数量成正比。如温度。 体系性质分类 ①广度性质（容量性质） ②强度性质
3状态和状态函数(state and state function] 状态 一定条件下体系存在的形式 特点 ①当这些性质确定，体系处于一定状态 ②某些性质改变，状态发生改变即始态至终态 状态函数 描述系统性质的物理量，例如P,V,T等。 特点 ①状态函数只取决于体系所处的状态，而与 体系在此之前所经过的历史无关 ②状态函数的变化只取决于体系的 始态和终态，而与变化的途径无关
8 3 状态和状态函数(state and state function) 状态 一定条件下体系存在的形式 ①当这些性质确定，体系处于一定状态 ②某些性质改变，状态发生改变即始态至终态 特点 状态函数 描述系统性质的物理量，例如 p，V，T等. 特点 ①状态函数只取决于体系所处的状态，而与 体系在此之前所经过的历史无关 ②状态函数的变化只取决于体系的 始态和终态，而与变化的途径无关
4过程与途径(pro cess&road) 过程当体系和环境发生物质和能量交换时。体系状态会发生变化，这种变化称为过程 途径 指在相同始态和终态之间实现某种变化的具体方式 ①等温过程：T1=T2=Tex 热力学过程分类 ②等压过程： p1 =p2=pex ③等容过程： V1=V2 ④绝热过程：体系与环境没有热交换过程 ①自发过程：是指自然界自然而然发生的过程，顺其自然，就 会发生 ②非自发过程：不会自然发生的过程 可逆过程 体系从终态到始态时，消除了对环境产生的一切影响，可逆过程是 理想化过程，无限接近热力学平衡态
9 4 过程与途径(process & road) ①自发过程：是指自然界自然而然发生的过程，顺其自然，就 会发生 ②非自发过程：不会自然发生的过程 过程 当体系和环境发生物质和能量交换时。体系状态会发生变化，这种变化称为过程 途径 指在相同始态和终态之间实现某种变化的具体方式 热力学过程分类 ① 等温过程： T1 = T2 = Tex ② 等压过程： p1 = p2 = pex ③ 等容过程： V1 = V2 ④ 绝热过程： 体系与环境没有热交换过程 体系从终态到始态时，消除了对环境产生的一切影响，可逆过程是 理想化过程，无限接近热力学平衡态. 可逆过程
五 热和功heat and work) 热(Q) 体系与环境之间由于存在温差而传递的能量。 热不是状态函数 SURROUNDINGS 体系吸热：Q>0 环境相反 Heat 体系放热：Q<0 体系与环境之间除热之外以其它 功(W) 形式传递的能量.功不是状态函数. 体系对环境做功，水0 SYSTEM 环境对体系做功，心0 W =-Faxxl =-pex·A.l out 功 体积功 =-Pex(Vi-V2) w<0 分 Work 类 =-pex·△V 非体积功 体积功以外的所有其它形式的 功
10 体系与环境之间由于存在温差而传递的能量. 热不是状态函数 体系吸热: Q >0 体系放热: Q 0 p V p V V p A l W F l ex ex ex ex 1 2 功 ( W ) 体积功以外的所有其它形式的 功 体积功 非体积功 功 分 类