第四章 热力学第一定律与热化
1 第四章 热力学第一定律与热化学
§4.1热力学概论 411热力学研究的对象和内容 概论 1.热力学是物理学的一个分支 热力学就是研究能量相互转换过程中应 遵循的规律的科学 共有三条基本定律。第一定律能量转化 过程中的数量守恒;第二定律能量转化过程 中进行的方向和限度;第三定律低温下物质 运动状态,并为各种物质的热力学函数的计 算提供科学方法
2 §4.1 热力学概论 4.1.1 热力学研究的对象和内容 一. 概论 1. 热力学是物理学的一个分支 共有三条基本定律。第一定律能量转化 过程中的数量守恒；第二定律能量转化过程 中进行的方向和限度；第三定律低温下物质 运动状态，并为各种物质的热力学函数的计 算提供科学方法。 热力学就是研究能量相互转换过程中应 遵循的规律的科学
2.热力学应用于研究化学化学热力学 把热力学中的基本原理用来研究化学现象 及与化学有关的物理现象—化学热力学 口化学变化中的能量的转变,反应的热效应 热力学第一定律的应用。 口化学变化的方向和限度—热力学第二定律的 应用
3 2. 热力学应用于研究化学——化学热力学 把热力学中的基本原理用来研究化学现象 及与化学有关的物理现象——化学热力学。 ❑ 化学变化中的能量的转变，反应的热效应—— 热力学第一定律的应用。 ❑ 化学变化的方向和限度——热力学第二定律的 应用
两个典型例子,说明热力学在化学中的应用 a.熔炉炼铁:Fe3O4+4CO→3Fe+4CO2 b.人造金刚石:C(石墨)→→C(金刚石) 由热力学知道P>15000P°时,才有可能; 今天已实现了这个转变(60000P°,1000℃, 催化剂)
4 两个典型例子，说明热力学在化学中的应用 a. 熔炉炼铁：Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2 b. 人造金刚石： C（石墨）→C（金刚石） 由热力学知道P>15000P°时，才有可能； 今天已实现了这个转变（60000P° ，1000℃， 催化剂）
二.热力学研究方法的特点和局限性 1.热力学方法的特点 口研究大量粒子的宏观体系的宏观性质之间 的关系及变化规律; 口不考虑微观粒子的微观结构; 口不涉及反应的速度和机理
5 二. 热力学研究方法的特点和局限性 1. 热力学方法的特点 ❑ 研究大量粒子的宏观体系的宏观性质之间 的关系及变化规律； ❑ 不考虑微观粒子的微观结构； ❑ 不涉及反应的速度和机理
2.优点和局限性 口热力学只研究体系的始终态 根据始终态的性质而得到可靠的结果; 不考虑变化中的细节;不考虑物质内部的 结构因素; 口不考虑时间因素; 不能解释变化发生的原因 令只能处理平衡态; ◇不能解决过程的速率问题
6 ❑ 热力学只研究体系的始终态 根据始终态的性质而得到可靠的结果； 不考虑变化中的细节；不考虑物质内部的 结构因素； ❑ 不考虑时间因素； 2. 优点和局限性 ❖ 不能解释变化发生的原因； ❖ 只能处理平衡态； ❖ 不能解决过程的速率问题
412热力学基本概念 1.系统和环境 1)定义 体系:研究的对象,它包括一部分的物质和空间 a)是宏观体系 特点:b)体系要占有空间 c)体系是多种多样的,可以是气液 固及多个相的体系
7 4.1.2 热力学基本概念 1. 系统和环境 1）定义： 体系：研究的对象，它包括一部分的物质和空间。 特点： a) 是宏观体系； b) 体系要占有空间； c) 体系是多种多样的，可以是气液 固及多个相的体系
环境:指体系以外与体系密切相关的部分。 a)体系与环境之间有确切的界面 特点:b)这种界面可以是真实的,也可以 是虚构的; c)体系与环境的划分不是固定不变 的
8 环境：指体系以外与体系密切相关的部分。 特点： a) 体系与环境之间有确切的界面； b) 这种界面可以是真实的，也可以 是虚构的； c) 体系与环境的划分不是固定不变 的
例 空气 CH,OH [E CHOH I」OH( CHOH 体弄 体系 冰水浴 你水浴
9 例
体系 环境 界面 CH3OHCH3OH(g)gl界面 (1) +空气+冰浴(真实) CH3OH空气+冰浴空气甲醇气 (I+g) 界面(虚构)
10 体系 环境 界面 a CH3OH （l） CH3OH（g） ＋空气＋冰浴 g-l界面 （真实） b CH3OH （l＋g） 空气＋冰浴 空气-甲醇气 界面（虚构）