膨胀功和压缩功可总称为体积功,在定压时可简单地以-p△V表示之,△V 指系统体积的改变(负号和△V的意义将在后面介绍)。显然,此时反应的q 与q不会相等;另外,也表示反应发生时伴随的能量变化可有多种转换的形 式,而不能仅藉热量的形式来解决。要了解这类问题,就需要研究化学反应(又 称为化学变化)中能量的转换和传递问题 研究在化学变化和物理变化中伴随发生的能量转换和传递的学科是化 学热力学,简称热力学。本章只讨论与热化学密切有关的能量守恒定律 1.2.2能量守恒定律 在任何过程中能量是不会自生自灭的,只能从一种形式转化为另一种形 式,在转化过程中能量的总值不变,这就是能量守恒定律,又称为能量守恒 与转化定律。燃料燃烧、酸碱中和时都放岀热,这些热量是从哪里来的?碳 酸钙、氧化汞的分解需要吸收热,这些热量又到哪里去了?热是能的一种转 换和传递形式,在吸热反应中所吸收的热转换为系统物质内部的能,而在放 热反应中所放出的热则是由系统物质原有的内部的能部分转变而来的。系统 内各种物质的微观粒子都在不停地运动和相互作用着,以各种形式的能表现 出来,如分子平动能、分子转动能、分子振动能、分子间势能、原子间键能 电子运动能、核內基本粒子间核能等。系统內部这些能的总和叫做系统的內 能或热力学能,以U表示。在化学变化或物理变化发生时,常伴随有系统与 环境之间的能量转换和传递,且是以热和功(除热以外的其他形式传递的能 如体积功、电功等均称为功)的形式表现出来的。这种能量转换和传递的结果 必然会导致系统内能的变化。 要了解系统变化中所发生的能量转换关系,就需要确定系统的状态- 始态和终态。所谓系统的状态就是指用来描述这个系统的诸如温度、压力 体积、质量和组成等物理性质和化学性质的总和。当这些性质都有确定值时, 就说系统处于一定的状态。以C02气体的系统为例,要描述它的状态,通常 可用给定的压力p(如p=101.325kPa)、体积V(如v=24.5dm3或L)、温度T(如 T=298.15K)和物质的量nn等于质量被摩尔质量除的商)来描述。用来描述系 统状态的这些个别性质或物理量叫做状态函数。它们决定于状态本身,而与 变化过程的具体途径无关。 状态函数的这一称谓是由于描述系统的个别物理量可用其他物理量的函数关系式来表示。例 如,p、Ⅴ、T、n均是物理量,对于理想气体,根据理想气体方程式 P可用下列物理量的函数关系式来表示 P=nRT/V 式中,R是比例常数,叫做摩尔气体常数,目前最佳值为(8.314510±0.000700m0-1·K-1 上述p、V、T、n等是常用的状态函数,但没有一个是能量的状态函数。 系统的内能(U是状态函数,且是一种能量的状态函数。由于物质结构的复杂 性和内部微观粒子相互作用的多样性,系统物质内能的绝对值还难以确定。 但系统内能的变化可以通过热和功来确定。在实际应用中只要知道系统内能 ①即热力学第一膨胀功和压缩功可总称为体积功，在定压时可简单地以－p△V 表示之，△V 指系统体积的改变(负号和△V 的意义将在后面介绍)。显然，此时反应的 qv 与 qp不会相等；另外，也表示反应发生时伴随的能量变化可有多种转换的形 式，而不能仅藉热量的形式来解决。要了解这类问题，就需要研究化学反应(又 称为化学变化)中能量的转换和传递问题。 研究在化学变化和物理变化中伴随发生的能量转换和传递的学科是化 学热力学，简称热力学。本章只讨论与热化学密切有关的能量守恒定律。① 1.2.2 能量守恒定律 在任何过程中能量是不会自生自灭的，只能从一种形式转化为另一种形 式，在转化过程中能量的总值不变，这就是能量守恒定律，又称为能量守恒 与转化定律。燃料燃烧、酸碱中和时都放出热，这些热量是从哪里来的？碳 酸钙、氧化汞的分解需要吸收热，这些热量又到哪里去了？热是能的一种转 换和传递形式，在吸热反应中所吸收的热转换为系统物质内部的能，而在放 热反应中所放出的热则是由系统物质原有的内部的能部分转变而来的。系统 内各种物质的微观粒子都在不停地运动和相互作用着，以各种形式的能表现 出来，如分子平动能、分子转动能、分子振动能、分子间势能、原子间键能、 电子运动能、核内基本粒子间核能等。系统内部这些能的总和叫做系统的内 能或热力学能，以 U 表示。在化学变化或物理变化发生时，常伴随有系统与 环境之间的能量转换和传递，且是以热和功(除热以外的其他形式传递的能， 如体积功、电功等均称为功)的形式表现出来的。这种能量转换和传递的结果 必然会导致系统内能的变化。 要了解系统变化中所发生的能量转换关系，就需要确定系统的状态—— 始态和终态。所谓系统的状态就是指用来描述这个系统的诸如温度、压力、 体积、质量和组成等物理性质和化学性质的总和。当这些性质都有确定值时， 就说系统处于一定的状态。以 CO2 气体的系统为例，要描述它的状态，通常 可用给定的压力 p(如 p=101.325kPa)、体积V(如 V=24.5dm3或 L)、温度T(如 T=298.15K)和物质的量 n(n 等于质量被摩尔质量除的商)来描述。用来描述系 统状态的这些个别性质或物理量叫做状态函数。它们决定于状态本身，而与 变化过程的具体途径无关。 状态函数的这一称谓是由于描述系统的个别物理量可用其他物理量的函数关系式来表示。例 如，p、V、T、n 均是物理量，对于理想气体，根据理想气体方程式： pV=nRT (1.3) P 可用下列物理量的函数关系式来表示： P＝nRT/V 式中，R 是比例常数，叫做摩尔气体常数，目前最佳值为(8.314510±0.000070)J·mol-1·K -1。 上述 p、V、T、n 等是常用的状态函数，但没有一个是能量的状态函数。 系统的内能(U)是状态函数，且是一种能量的状态函数。由于物质结构的复杂 性和内部微观粒子相互作用的多样性，系统物质内能的绝对值还难以确定。 但系统内能的变化可以通过热和功来确定。在实际应用中只要知道系统内能 ① 即热力学第一定律