《化学热力学基础》ppt课件

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1、第二章化学热力学基础2.1基本概念2.2热化学2.3熵2.4自由能2.1基本概念热力学：研究物理的和化学的变化过程中能量变化规律的科学称为热力学。化学热力学：将热力学的基本原理用来研究化学反应及与化学反应有关的物理变化时，称为化学热力学。热力学中不讨论物质的微观结构，也不涉及变化速度的问题。本章内容：化学反应的反应热。化学反应的方向和限度。2.1.1体系与环境体系：人为划分的研究对象。环境：体系以外与体系密切相关的其它部分叫环境。敞开体系：体系与环境之间既有能量交换，又有物质交换。能量体系环境物质敞口烧杯装水体系

2、：水封闭体系：体系和环境之间，无物质交换，只有能量交换。能量体系环境密闭容器装水体系：水+水蒸气孤立体系：体系与环境之间，既无物质交换，又无能量交换。孤立体系也称为隔离体系。(体系+环境)绝热装置盛水体系：水+水蒸气+绝热装置孤立体系敞开体系封闭体系2.1.2状态与状态函数热力学中是用体系的一系列性质来规定其状态（热力学平衡态）。状态：描述一个体系的一系列物理性质和化学性质的总和就称为体系的状态。如质量、温度、压力、体积、密度、组成等，当这些性质都有确定值时，体系就处于一定的状态。状态函数：确定体系状态的宏观物理

3、量称为体系的状态函数。如质量、温度、压力、体积、密度、组成等是状态函数。状态函数的特点：1.体系的状态一定，状态函数值确定。2.状态函数的改变值只由体系的始态和终态决定，与体系经过的途径无关。3.循环过程的状态函数改变值为零。2.1.3广度性质和强度性质按体系性质与体系物质量的关系分为：广度性质：体系的性质在数值上与体系中物质的量成正比，具有加和性。如：体积、质量、内能、焓、熵、自由能等。强度性质：体系的性质在数值上与体系中物质的量无关，不具加和性。如温度、压力、浓度、密度等。2.1.4过程与途径过程：体系状态发

4、生变化的经过称为过程。途径：完成过程的具体步骤称为途径。298K,HO2（g)途径1298K,H2O(l)373K,H2O（g)始态终态373K,H2O(l)途径2按过程发生时的条件，热力学中基本过程有：等温过程：体系温度保持不变，且等于环境的温度，即T2=T1=T环或△T=0.等压过程：体系压力保持不变，且等于环境的压力，即p1=p2=p环或△p=0等容过程：体系体积保持不变，即V1=V2或△V=0绝热过程：体系与环境没有热交换，即Q=0.2.1.5热和功能量传递有两种形式，一种是传热，一种是做功。热：因温度不

5、同而在体系与环境之间进行的能量传递形式称为热。以热这种形式传递的能量用Q表示。功：除热以外其它能量传递形式称为功。以功这种形式传递的能量用W表示.热和功与过程紧密联系，没有过程就没有能量的传递。热和功不是体系的状态函数.热力学中功的分类体积功We：体系因体积变化抵抗外压所作的功。非体积功Wf：除体积功外的所有功。如电功、机械功、表面功等.热力学规定：体系从环境吸热，Q为正值，放热为负值。体系对环境作功，W为负值，反之为正值.等压过程中，体系膨胀对外作体积功：We=-p外（V2-V1）=-p外△V2.1.6热力学第

6、一定律内能：又称热力学能，它是体系内部物质各种微观形式能量的总和，用符号U表示。内能是体系的状态函数。热力学中将内能作为一个整体来讨论，研究的是内能的变化值△U。状态1状态2△U=U-U21电能→光能（电灯）化学能→机械能（内燃机）机械能→电能（发电机）能量守恒定律：自然界的一切物质都具有能量，能量有不同的形式，能量可从一个物体传递给另一个物体，也可从一种形式转化为另一种形式，在传递和转化过程中，能量总值不变。适用于宏观体系和微观体系。将能量守恒定律用于宏观体系，称为热力学第一定律。当封闭体系从环境吸收热量Q，同

7、时环境又对体系作功W，在此过程中体系内能的改变量△U为：△U=U2-U1=Q+W(封闭体系)上式为热力学第一定律数学表达式【例】某体系从始态变到终态，从环境吸热200kJ，同时对环境作功300kJ，求体系与环境的热力学能改变量。解：△U体系＝Q+W△U体系＝200+(-300)＝-100(kJ)∵△U=－△U体系环境∴△U=100(kJ)环境2.2热化学2.2.1反应进度龄前aA+dD=gG+hH可写作：gG+hH-aA-dD=0BRB0υB为反应物和产物在方程式中对应的计量系数，产物取正，反应物取负，R代

8、表产物或反应物。反应进度ξ表示化学反应进行的程度。aA+dD=gG+hHt=0nA(0)nD(0)nG(0)nH(0)tnA(t)nD(t)nG(t)nH(t)n(t)n(0)nBBBBB例：3H+N=2NH223t=0310t002n312B1mol312B3/2H+1/2N=NH223t=0310t002n312B