A=U- TS da =du- -sat G=H-TS 矿G=aH-TS-SaT Measurement of work to determine the direction of a process direction?--spontaneous--irreversible non-spontaneous -reversible --equilibrium
A = U - TS dA = dU - TdS - SdT G = H - TS dG = dH - TdS - SdT to determine the “direction” of a process: “direction” -- spontaneous -- irreversible -- non-spontaneous -- reversible -- equilibrium Measurement of Work
例子:A,G cH2O6(s)+602(g)→6co2(g)+6H2O() 1.000mol △U=-2808kJmo calorimeter 25°C 测量 △S°=+1824?? 问:(1)恒V(P)下,最多有多少能量可转化为热? (2) 功? △UP=△HP=2808KJmo>q=2808kJmo △AP=△-T△S=2862kmo←最大功 从环境吸收能量 熵增加←一大分子变为小分子口做珈使其熵减小)
例子: A, G 测 量 问: (1) 恒V(P)下, 最多有多少能量可转化为热? (2) ------------------------------------------功? 熵增加 大分子变为小分子 从环境吸收能量 做功(使其熵减小) 最大功 ?? = -2862 kJ/mol
燃烧1MOL葡萄糖,可以提供多少能量用于肌肉收 缩和神经系统活动? CH12O6(s)+6O2(9)→6Co2(9)+6H2O() 标准状态,37C(血液温度)△S=+1824JK1mo1 ΔG=△FP-T△S =-2808kJmo1-(310K)x(1824 JK mol) 2865kJmo|1 一最大非体积功
燃烧 1 MOL葡萄糖, 可以提供多少能量用于肌肉收 缩和神经系统活动? 标准状态, 37 C(血液温度) 最大非体积功
例子:A,G 将一玻璃球放入真空容器中,球中已封入 1 mol ho(l) (1013kPan373K),真空容器内部恰好容纳lmol的H2O(g) (1013kPa,373K),若保持整个体系的温度为373K,小球 被击破后,水全部汽化成水蒸气,计算Q,W,△U,△H, △S,△G,ΔA。这一过程是自发的吗?用哪一个热力学 性质作为判据?试说明之。已知水在101.3kPa,373K时 的汽化热为406685Jmol1
将一玻璃球放入真空容器中，球中已封入1mol H2O(l) (101.3 kPa,373 K)，真空容器内部恰好容纳1mol的H2O(g) (101.3 kPa,373 K)，若保持整个体系的温度为373 K，小球 被击破后，水全部汽化成水蒸气，计算Q，W，ΔU，ΔH， ΔS，ΔG，ΔA。这一过程是自发的吗？用哪一个热力学 性质作为判据？试说明之。已知水在101.3 kPa，373 K时 的汽化热为40668.5 J·mol-1 。 例子: A, G
△H=QR=40.668kJ 向真空汽化W=0 Q=△U=△H-△(p1)=△H-△n×RT 37.567kJ △S=QT=1090JK1 △G=0 △F=△U-T△S=-3101J 该过程是恒温恒容过程,故可用ΔF作判据, 因为△F<0,故该过程自发
ΔH = QR = 40.668 kJ 向真空汽化W = 0 Q =ΔU =ΔH –Δ(pV) =ΔH –Δn×RT = 37.567 kJ ΔS = QR /T = 109.0 J·K-1 ΔG = 0 ΔF =ΔU – TΔS = –3101 J 该过程是恒温恒容过程，故可用ΔF 作判据， 因为ΔF < 0，故该过程自发
Combining First and Second Laws First Law dU=dQ +dW dW=PdⅤdQ=TdS(可逆&只有体积功) Tds- pdr Fundamental Equation Since H=U+pV: dH= dU+ pdv+vdp dh Tas VdP dG dh- tds- sdT dG= vdp- sdT Because we control p and T, g is a very important quantity in chemistry G carries the combined consequences of the 1st and 2nd laws!
Combining First and Second Laws First Law dU = dQ + dW dWrev = -PdV dQrev = TdS (可逆 & 只有体积功) dH = TdS + VdP
dG dp-SdT V=nRTp (Pr)-G(p:) RT RTpA 0E39 Gn(P)=G。+RTln P Vap 考虑与体积功 的不同?? Pressure, p
考虑与体积功 的不同???
例子:A,G Pressure Dependence of G Calculate the AGm of (a)H,o( treated as an incompressible fluid, and (b H, o treated as a perfect gas when pressure is increased isothermally from 1.0 bar to 2.0 bar at 298 K G(Pe-G(p 中=Vn×(P-P1) P (18.0×10°m3mo)×(1.0×105Pa)++18Jmo P RT G()-G(p. dp= RT In P =(2.48 kJ mol-1)x In(2.0)=+1.7 kJ mol-1 1000倍
1000倍! 例子: A, G
HOMEWORK-2 1.理想气体绝热向真空膨胀,则:() (A)△S=0,W=0 (B)△H=0,△U=0 (C)△G=0,△H=0 (D)△U=0,△G=0 2.等温、恒容条件下,某系统变化过程是自发的, (A)此过程的 Helmholtz能一定降低 (B)该系统具有自发地降低 Helmholtz的趋势 (C)这是由系统的内能降低和熵增原理共同作用的结果 (D)系统变化的自发性仅由系统的熵变和环境的熵变决定, 与内能无关
1. 理想气体绝热向真空膨胀，则： ( ) (A) ΔS = 0，W = 0 (B) ΔH = 0，ΔU = 0 (C) ΔG = 0，ΔH = 0 (D) ΔU = 0，ΔG = 0 2．等温、恒容条件下，某系统变化过程是自发的, （A）此过程的Helmholtz能一定降低 （B）该系统具有自发地降低Helmholtz的趋势 （C）这是由系统的内能降低和熵增原理共同作用的结果 （D）系统变化的自发性仅由系统的熵变和环境的熵变决定， 与内能无关 HOMEWORK - 2
HOMEWORK-2 3.1摩尔单原子理想气体样品,Cm=1.5R,初态: 298K,10L;通过三种不同的方法膨胀到终态体积20L: ①等温可逆;②恒外压P=0.5atm等温;③恒外压P 0.5atm绝热。设环境的温度为298K且保持不变。对每 个过程计算△S、△S △H、△T、△A、△G。如 果得不到数值结果,请判断其符号 4.在温度为230K,压力为150kPa时,3.00摩尔的某 气体发生恒温压缩变化,其熵值减少了15.0JK 试求:(1)气体的末态压力;(2)压缩过程中吉布 斯能的变化量△G
3．1摩尔单原子理想气体样品，CV,,m = 1.5R，初态： 298K，10L；通过三种不同的方法膨胀到终态体积20L： 等温可逆； 恒外压P = 0.5 atm等温； 恒外压P = 0.5 atm绝热。设环境的温度为298K且保持不变。对每 一个过程计算S、Ssurrounding、H、T、A、G。如 果得不到数值结果，请判断其符号。 4. 在温度为230K，压力为150 kPa时，3.00摩尔的某 气体发生恒温压缩变化，其熵值减少了15.0 J K -1 。 试求：（1）气体的末态压力；（2）压缩过程中吉布 斯能的变化量G。 HOMEWORK - 2