[工学]12热力学基础

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1、1热力学第一定律2熵和Gibbs函数3平衡常数与化学平衡表达4酸碱平衡化学过程的控制，化学反应方向与限度第一部分化学热力学基础化学热力学基础的学习要求1、热力学函数H与△H,S与△S，G与△G等初步概念及特点2、会熟练运用Hess定律进行有关计算，会查从而计算一个化学反应的3、利用Gibbs函数的改变判断一个化学反应进行的方向及限度4、掌握Gibbs公式，理解之间的关系，分析温度改变对化学反应自发性的影响计算化学反应能够自发进行（或非自发进行）的温度5、掌握与的关系，会运用化学反应等温式计算6、热力学原理在化学方面的应用任一给定的化学反应：HCl(g)+O2(

2、g)—Cl2(g)+H2O(g),化学工作者面前的几个问题需要明确（1）在一定条件下该反应能否发生？除了实验测定外，能否从理论上进行预测呢？解决能否反应的问题化学反应的方向性问题（2）若反应进行，伴随着多少能量变化？是吸热还是放热？化学反应的能量变化问题（3）若反应进行，在一定条件下达到的平衡状态如何？对于指定的反应物，转化为产物的最大转化率为多少？化学反应的平衡及限度问题1.热力学第一定律§1.1热力学基本概念§1.2热力学第一定律1.1.1系统和环境1.1.2状态和状态函数1.1.3标准状态1.1.4过程、相1.1.5化学反应计量式和反应进度§1.1化学热

3、力学基本概念热力学：研究各种形式的能量相互转变过程中所遵循规律的科学化学热力学：将热力学原理应用于化学变化过程，就称为化学热力学1.1.1系统和环境系统：被研究的对象（也称体系）环境：系统外，与其密切相关的部分敞开系统：与环境有物质交换也有能量交换封闭系统：与环境无物质交换有能量交换隔离系统：与环境无物质、能量交换(孤立系统）1.1.2状态和状态函数状态:系统宏观性质的综合表现状态函数:描述系统性质的物理量(p,V,T)特点:(1)状态一定，状态函数一定(2)状态变化，状态函数也随之而变状态函数的变化值只与始态、终态有关,而与变化途径无关（Ⅰ）（Ⅱ）终态始态状

4、态(state)和状态函数(statefunction)状态：体系的状态是体系的物理性质（P、V、T、netc）和化学性质的综合表现状态函数：确定体系状态的物理量常用的状态函数p,v,n,m,T,U,H,S,Getc.特点(1)状态一定,状态函数一定(2)状态变化,状态函数也随之而变,且状态函数改变值只与始态、终态有关,而与变化途径无关（3）体系一旦恢复到原来的状态，状态函数就恢复到原值状态一定、值一定，殊途同归、周而复始变化为零（1）状态函数变化值常用△表示之，始态p1T1,终态p2T2,则改变值为△T=T2-T1△p=p2-p1（2）体系各状态函数之间相互

5、制约，若确定其中几个，其余的就随之确定如一定量理想气体，只要确定pV则T即可确定.任一状态函数X，△X=X2-X1仅与始终态有关，与过程无关热力学中指的标准状态与讨论气体时经常用的标准状况是不一样的气体的标准状况：压力：101.325kPa（或100kPa)，温度273.15K的状况，只用于气体热力学的标准状态：只涉及浓度（或压力）项，而与温度无关。标准状态不仅用于气体，也用于液体、固体或溶液1.1.3热力学标准状态标准压力：pө=100kPa(应为101.325kPa，取100是为了计算方便)标准状态规定与物质状态有关读作“标准”气体：分压为标准压力下的理想

6、气体溶液：浓度C＝1mol·L-1的理想溶液（溶液中所有组分在全部浓度范围内都严格遵守拉乌尔定律）——在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘该溶剂在溶液中摩尔分数溶液固体或纯液体：标准压力下的该物质的纯净物1.1.4相、过程系统中物理性质和化学性质完全相同的与其他部分有明确界面分隔开来的任何均匀部分均相系统(或单相系统)非均相系统(或多相系统)1.1.4相、过程定容过程:始态、终态容积相等，并且过程中始终保持这个容积定温过程:始态、终态温度相等，并且过程中始终保持这个温度定压过程:始态、终态压力相等，并且过程中始终保持这个压力1.1.

7、5化学反应计量式和反应进度物质B的化学计量数化学反应计量式反应进度的单位：mol3.010.002.07.02.01.55.53.0实例反应进度：指反应的进行程度，除与反应进行程度有关；而与采用何反应物、生成物来计算无关。但与反应式的书写形式相关（反应进度必须对应具体的反应方程式）2.07.02.0(mol)3.010.00(mol)§1.2热力学第一定律1.2.1热和功1.2.2热力学能1.2.3热力学第一定律1.2.4焓变和热化学方程式1.2.5Hess定律系统吸热:Q>0系统放热:Q<01.热(Q)1.2.1热和功系统与环境之间由于存在温差而传递的能量热

8、不是状态函数规定2.功(W)系统与环境