化学热力学基础2

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1、第3章化学热力学基础3-1热力学第一定律3-2热化学3-3化学反应的方向热力学是专门研究能量相互转变过程中所遵循的法则的一门科学。永动机？！用热力学的定律、原理和方法研究化学过程以及伴随这些化学过程而发生的物理变化，就形成了化学热力学。化学热力学,就是研究和化学反应相关的能量问题,研究化学反应的方向和进行程度的一门科学.例如：化学热力学能解决的问题:发生化学变化的条件？化学反应过程中的能量变化？化学反应的方向和限度？3-1热力学第一定律3-1-1热力学的基本概念和常用术语3-1-2热力学第一定律3-1-1热力学的基本概念和常用术语体系和环境状态函数途径恒压过

2、程恒容过程恒温过程绝热过程体积功热力学能体系和环境用于研究的部分称为体系；体系以外的其他部分称为环境。环境–与体系密切相关的部分体系+环境=宇宙（热力学）封闭体系三种热力学体系孤立体系敞开体系依体系与环境的物质和能量的交换关系分类：体系的性质和状态函数体系的性质：通常用体系的宏观性质，如体积、压力、温度、密度、粘度等，来描述体系的热力学状态。当体系处于一定状态时，它的这些宏观性质都具有一定的数值。体系的性质只决定于它现在所处的状态，而与过去的历史无关。具有这种特性的物理量叫做状态函数。如：T，P，V，ΔU等。冷却过程加热过程始态终态始态小结：系统的状态是指描

3、述该系统的性质的综合。对一系统，各种性质都有确定数值，该系统的状态便被确定；反之，当系统状态已确定时，该系统的各种性质也必都有确定的值。表示系统性质的物理量X称状态函数。体系的性质根据它与体系中物质的量的关系，又可分为两类：1.广度性质2.强度性质1.广度性质：如体积、质量等。有加和性，即其数值与体系中物质的量成正比，是体系中各部分的该性质的总和。例如两瓶300ml的水混合在一起，体积至600ml，故体积是广度性质。如果是1瓶300ml的水和1瓶300ml的酒精混合在一起呢？体积的广度性质的适用性？2.强度性质：没有加和性，不随体系中物质的量而变。它仅由体系

4、中物质本身的特性所决定。例如两杯300K的水混合在一起，温度不会升至600K，仍旧是300K，故温度是强度性质。某温度下，将2×105Pa的O23dm3和2×105Pa的N23dm3充入3dm3的真空容器中，求混和后的总压。某温度下，将2×105Pa的O23dm3和2×105Pa的N23dm3充入6dm3的真空容器中，求混和后的总压。讨论：你的结论？体系的一个性质随时间而发生变化，就叫做发生着过程，即状态的变化就是过程。恒压过程、恒容过程、恒温过程、绝热过程、当体系的状态被改变时，状态函数的变化只决定于体系的始态和终态，而与变化的途径无关。状态的变化所经历的

5、具体步骤称为途径。始态T1冷却过程冷却过程加热过程终态T2须进一步了解几个概念：“能”:“能”是做功的能力；“能”是转变热的能力。能易变化，主要以热(量)和功的形式表现出来。热力学能：热力学体系内部的能量称为热力学能。用符号U表示。一个体系的总能量是动能和势能的总和，包括：分子的动能；质点间相互吸引能和排斥能；分子内的能量；原子核内的能量等。热力学能是状态函数，是一种广度性质。‘Heatistheinternalenergyofasystem’.热是体系的内能---动能和势能的总和。功:除了热的形式以外，各种被传递的能量全叫做功，用W表示。如电功，膨胀功，机

6、械功等。在热力学中，功分为体积功和其它功（或称有用功）。SI单位J,1J=1kgm2/s21cal=4.184J体系反抗外压改变体积,产生体积功.设:在一截面积为S的圆柱形筒内发生化学反应,体系反抗外压P膨胀,活塞从I位移动到II位.W=P·V体积功我们研究的体系与过程,若不加以特别说明,可以认为只做体积功.即:W=W体虽然体系的内能尚不能求得,但是体系的状态一定时,内能是一个固定值,因此,内能U是体系的状态函数.体系的状态发生变化,始、终态一定,则内能变化,即U是一定值:U=U终-U始3-1-2热力学第一定律体系和环境之间的能量交换:热传递做功在能量

7、交换过程中,体系的热力学能将发生变化.1热力学第一定律：自然界一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，能够从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，而在转化和传递过程中能量的总数量不变。Q>0W>0ΔU=Q-W热力学第一定律数学表达式一封闭系统，热力学能U1，从环境吸收热Q，变到状态2,热力学能U2，对环境做功W，则有：即能量守恒定律：“在任何过程中，能量既不能创造，也不能消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。”功热2功和热热量:由于温度不同而在体系和环境之间传递的能量叫热量，用Q表示。U2-U1=Q–WΔU体系=Q–WΔU环境=–ΔU体系

8、Q,体系从环境吸收热量W,体系对环境做功对于封闭体系