第3章化学反应概述 U Q-W=Un 即 △U=Q-W 此即为热力学第一定律的数学表达式。 在上述表达式中，W是指总功，包括体积功和非体积功，其中相应的体系是封团体系。 例3-1某过程中，体系从环境吸收热量50kJ,对环境做功30kJ。求： (1)过程中体系热力学能的改变量和环境热力学能的改变量： (2)如果开始时，体系先放热40kJ,环境对体系做功60k,求体系的热力学能的改变 量以及终态的热力学能。 解：(1)由热力学第一定律的数学表达式和功和热的定义可知口 Q=+50kJ w=+30kJ .△U体系=Q一W =50-30=20(kJ) 若将环境当做体系来考虑，则有Q'=-50kJ,W'=-30kJ, 故环境热力学能改变量口△U=Q'一W △U=-50-(-30)=-20(kJ) (2)Q=-40kJW=-60kJ△U体=Q-W=20kJ U=U+20 (kJ) 从(1)(2)可以看到：体系的热力学能U增加了20kJ,环境的热力学能U减少了20kJ。 如果把体系和环境看成一个整体，则其能量的净变化为零， 即△U(体系)+△U(环境)=0或U(体系)+U(环境)=常数 能量守恒的实质。 如把体系十环境视作孤立体系，故此定律也可表述为：在孤立体系中能量的总值恒定 不变。 3.2.3化学反应的热效应 1.化学反应热的定义 当产物与反应物温度相同且化学反应时只作体积功（膨胀或压缩功）的条件下，化学反 应的过程中体系吸收或放出的热量称为反应热。 在化学反应过程中，始态就是反应物，终态就是产物。故有： △U=U2-U1 U产物一U反牌物=Q一W (1)恒容反应热： △V=O,称为等容过程，其热效应称恒容反应热。 △U=Qy-W(W=pAV,只作膨胀功) pAV=0 △U=QV (2)恒压反应热： 恒压过程，P1=P2=P环，反应热称为恒压反应热Q,即 AU Qp-W 因只有体积功，所以 Qp=△U+p环△V 2.状态函数焓及其意义 在等压状态下，Qp=△U十p环△V则有： Qp=U2-U1+p2V2-piVi第 3 章 化学反应概述 4 UI ＋ Q － W ＝ UII 即 ΔU＝Q－W 此即为热力学第一定律的数学表达式。 在上述表达式中，W 是指总功，包括体积功和非体积功，其中相应的体系是封闭体系。 例 3-1 某过程中，体系从环境吸收热量 50kJ，对环境做功 30kJ。求： （1）过程中体系热力学能的改变量和环境热力学能的改变量； （2）如果开始时，体系先放热 40kJ，环境对体系做功 60kJ，求体系的热力学能的改变 量以及终态的热力学能。 解：（1） 由热力学第一定律的数学表达式和功和热的定义可知 Q＝＋50kJ w＝＋30kJ ∴ ΔU 体系=Q － W =50 －30=20（kJ） 若将环境当做体系来考虑，则有 Q′= 50k J，W′= 30kJ， 故环境热力学能改变量 ΔＵ′=Q′－ W′ ∴ ΔＵ′= 50－（30）= 20（kJ） （2） Q＝－40kJ W＝ －60kJ ΔU 体系=Q － W ＝20kJ UII＝UI＋20（kJ） 从（1）（2）可以看到：体系的热力学能 U 增加了 20kJ，环境的热力学能 U 减少了 20kJ。。 如果把体系和环境看成一个整体，则其能量的净变化为零， 即 ΔU（体系） ＋ ΔU（环境）＝0 或 U（体系） ＋ U（环境）＝常数 能量守恒的实质。 如把体系＋环境视作孤立体系，故此定律也可表述为：在孤立体系中能量的总值恒定 不变。 3.2.3 化学反应的热效应 1．化学反应热的定义 当产物与反应物温度相同且化学反应时只作体积功（膨胀或压缩功）的条件下，化学反 应的过程中体系吸收或放出的热量称为反应热。 在化学反应过程中，始态就是反应物，终态就是产物。故有： ΔU ＝ U2 － U1 U 产物－U 反应物＝Q－W （1）恒容反应热： ΔV＝0，称为等容过程，其热效应称恒容反应热。 ΔU ＝ QV－W （W＝pΔV，只作膨胀功） pΔV＝0 ΔU＝QV （2）恒压反应热： 恒压过程，p1＝p2＝p 环，反应热称为恒压反应热 Qp，即 ΔU ＝ Qp－W 因只有体积功，所以 Qp ＝ΔU＋p 环 ΔV 2．状态函数焓及其意义 在等压状态下，Qp ＝ΔU＋p 环 ΔV 则有： Qp =U2－U1＋p2V2－p1V1