化学热力学基础 thermodynamics 热力学的定义 转化规律 能量 能量 4对 物质影咆
化学热力学基础 thermodynamics ❖热力学的定义 转化规律 对 能 量 能 量 物质影响
化学热力学 ■1定义 将热力学的基本原理用来研究化学现象 以及和化学有关的物理现象的科学 ■2研究角容 >化学和物理变化中的能量转换问题 >化学和物理变化进行的方向和限度
❖化学热力学 1定义 ➢ 将热力学的基本原理用来研究化学现象 以及和化学有关的物理现象的科学 2研究内容 ➢ 化学和物理变化中的能量转换问题 ➢ 化学和物理变化进行的方向和限度
■3研宠对象 >宏观的由大量质点组成的体系 >①统计意义,不适用于个别原子、分子 ②只需知道被研究对象的起始状态,以及变化时的条 件,就可进行相应的计算,不需考虑物质的微观结构 和反应机理 ③热力学研究不涉及速率问题 ■4特点 >是一种演绎的方法。它结合热力学三大基本定 律,讨论具体对象的宏观性质。 5近代化学三大基础理论 >化学热力学、化学动力学和物质结构理论
3研究对象 ➢ 宏观的由大量质点组成的体系。 ➢ ①统计意义，不适用于个别原子、分子。 ➢ ②只需知道被研究对象的起始状态，以及变化时的条 件，就可进行相应的计算，不需考虑物质的微观结构 和反应机理。 ➢ ③热力学研究不涉及速率问题。 4特点 ➢ 是一种演绎的方法。它结合热力学三大基本定 律，讨论具体对象的宏观性质。 5近代化学三大基础理论 ➢ 化学热力学、化学动力学和物质结构理论
1.1基本概念( Base concept) 1.1.1体系( system)与环境( surroundings) 1体系:研究对象的物质或空间 卫环境:体系以外与体系密切相关的其它部分 3体系分类: >敞开(Open)体系:既有物质交换又有能量交换 >封闭( Closed)体系:没有物质交换只有能量交换。 孤立( isolated)体系:既无物质交换也无能量交换
1.1 基本概念（Base concept ） ❖1.1.1体系(system)与环境（surroundings） 1体系：研究对象的物质或空间 2环境：体系以外与体系密切相关的其它部分 3体系分类： ➢敞开 (Open)体系：既有物质交换又有能量交换。 ➢封闭（Closed）体系：没有物质交换只有能量交换。 ➢孤立（isolated）体系：既无物质交换也无能量交换
1.2热化学( thermo- chemistry) 和焓( enthalpy) 12.1热学舒 first law of thermodynamics) ■Ⅰ能量宁恒与转化定律 >自然界的一切物质都具有能量,能量有各种不同形式,可以从一种形式 转化为另一种形式,可以从一种物质传递到另一物质,在转化和传递过 程中总能量不变 ■热力学第一定律 1定义 >2研究对象 研究的宏观静止体系,不考虑体系整体运动的动 能和体系在外力场中的位能
1.2 热化学（thermo-chemistry） 和焓（enthalpy） ❖1.2.1热力学第一定律（first law of thermodynamics） Ⅰ能量守恒与转化定律 ➢自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，可以从一种形式 转化为另一种形式，可以从一种物质传递到另一物质，在转化和传递过 程中总能量不变。 Ⅱ热力学第一定律 ➢1定义 ➢2研究对象 研究的宏观静止体系，不考虑体系整体运动的动 能和体系在外力场中的位能
1.2.2焓与化学反应的热效应 令Ⅰ焓H( enthalpy) 1.条件 >W非体=0:P始三P终三P外 ■2.推导 >Q=△U+W >Qp=△U+P△V=(U2-U1)+P外(V2-V1 >=(U2+P2V2)-(U1+P1V) 5定义 >H=U+PV
1.2.2焓与化学反应的热效应 ❖ Ⅰ焓H（enthalpy ） ⒈条件 ➢ W非体＝0 ；P始＝P终＝P外 ⒉推导 ➢ Q＝△U+ W ➢ QP ＝△U＋P△V＝（U2 -U1）+P外（V2－V1） ➢ ＝（U2＋P2V2）－（U1＋P1V） ⒊定义 ➢ H＝U＋PV
Ⅱ热效应 1定义:等T,W非体=0 ■2理解: >注意:T1=T >区别:热(量),广泛的没有限制的概念。热效应,是 有限制的 符号:吸热为+( positive),放热为-( negative (1)等容热效应Q △U=Q-W 的=0恒容△V=0W水=P△V=0 W 以Q=△U,用53器在密闭条件下测定
❖Ⅱ热效应 1定义：等T，W非体＝0 2理解： ➢ 注意：T1 ＝T2 ＝T环 ➢ 区别：热（量），广泛的没有限制的概念。热效应，是 有限制的。 ➢ 符号：吸热为＋（positive ），放热为－（negative ） ✓⑴等容热效应Qv △U＝Q－W W非体＝0 恒容 △V＝0 W体＝P△V＝0 所以QV ＝△U ,用弹式量热计在密闭条件下测定
14标准监焓△Hn0(29815k) >(1)定义 0在恒温及标准态下,由参考态单质生成lmo该物质的 反应标准焓变,称为该物质的标准生成焓。符号:△Hm0 (298.15K) >(2)理解 ①参考单质 最稳态单质如选石墨,但有例外如白磷 >②△Hn0(298.5k)=0 >△Hn0(298.15k,石墨)=0 但非参考态单质的△H(298.15K)不为零 >△Hn°(298.15K,金刚石)=1.897 kJ. mol-1
4标准生成焓△fHm θ(298.15k) ➢⑴定义 ⚫ 在恒温及标准态下，由参考态单质生成1mol该物质的 反应标准焓变，称为该物质的标准生成焓。符号：△fHm θ （298.15K） ➢⑵理解 ➢①参考单质 ➢ 最稳态单质如选石墨，但有例外如白磷 ➢②△fHm θ(298.15k)＝0 ➢△fHm θ(298.15k，石墨)＝0 ➢但非参考态单质的△fHm（298.15K）不为零。 ➢ △fHm θ（298.15K，金刚石）＝1.897kJ.mol－1
■5.羞斯定律 >(1)定律内容 1840年瑞士籍俄国化学家盖斯( GH Hess根 据大量的实验结果归纳出一条经验规律 化 学反应的反应如果分几步完成,则总反应的反应 热等于各步反应的反应热之和 (2适用条件 ●适用于等压热效应或等容热效应 >(3举例说明 (4)不同于状态函数的性质: 状态函数是针对状态而言,而盖斯定律针对反应而言
⒌盖斯定律 ➢⑴定律内容 ⚫ 1840年瑞士籍俄国化学家盖斯（G.H Hess）根 据大量的实验结果归纳出一条经验规律：一个化 学反应的反应如果分几步完成，则总反应的反应 热等于各步反应的反应热之和。 ➢⑵适用条件 ⚫适用于等压热效应或等容热效应 ➢⑶举例说明 ➢⑷不同于状态函数的性质： ⚫ 状态函数是针对状态而言，而盖斯定律针对反应而言
1.3化学反应的方向( direction) 1.3.1自发矩程( spontaneous process I定改 在一定条件下,无需外界干涉,即可自动发生的过程 ■Ⅱ共同特征 (1)明确的方向性非平衡态到平衡态; 非自发过程:在一定条件下,不能自动进行的过程。 利用冷冻机做功;用水泵抽水做功。 (2)自发过程的递过程是非自发过程; >(3)自发过程合理设计,可以做功 (4)自发过程有一定的进行限度 水位差、温差、电位差为零反应就停止了
1.3 化学反应的方向（direction） ❖ 1.3.1自发过程（spontaneous process） Ⅰ定义 ➢ 在一定条件下，无需外界干涉，即可自动发生的过程。 Ⅱ共同特征 ➢ ⑴明确的方向性 非平衡态到平衡态； 非自发过程：在一定条件下，不能自动进行的过程。 利用冷冻机做功；用水泵抽水做功。 ➢ ⑵自发过程的递过程是非自发过程； ➢ ⑶自发过程合理设计，可以做功； ➢ ⑷自发过程有一定的进行限度； ―水位差、温差、电位差为零反应就停止了