化学热力学基础ppt课件.ppt

《化学热力学基础ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、化学热力学基础Chapter2热力学——研究自然界各种形式能量之间相互转化的规律，以及能量转化对物质的影响的科学。化学热力学——用热力学的基本原理研究化学现象以及与化学有关的物理现象的科学。1.掌握热力学的基本概念2.了解热力学能,焓,熵,自由能的意义3.掌握化学反应热的有关计算(重点)4.熟练掌握Gibbs-Helmholtz方程及其应用(重点)本章要求:1.研究大量质点的集合体的宏观性质所得结论具有统计意义。2.只考虑变化前后的净结果，不考虑物质的微观结构和反应机理。3.能判断变化能否发生以及进行到什么程度，但不考虑变化所需要的时间。热力学

2、的方法和局限性热力学方法不知道反应的机理、速率和微观性质，只讲可能性，不讲现实性。局限性研究内容包括两个方面热力学第一定律为基础，研究化学变化中的能量转换问题，计算化学变化中的热效应——热化学。以热力学第二定律为基础，研究一定条件下化学反应进行的方向和限度。体系与环境状态与状态函数过程与途径热和功热力学能热力学第一定律§2-1基本概念体系类型物质交换能量交换敞开体系opensystem有有封闭体系closedsystem无有孤立体系isolatedsystem无无一、体系与环境同一研究对象可能用不同的方法划分为不同的体系以水为体系:敞开体系以烧

3、杯为体系:封闭体系以绝热箱为体系:孤立体系二.状态和状态函数状态：体系中物理性质和化学性质的总和。状态函数：系统处热力学平衡态，系统的状态确定系统的性质，Z=f(状态)，即热力学性质是状态的函数，称为状态函数。状态=（T、p、V、n…）eg:T、P、V、m、等例如：某理想气体体系，n=2mol，p=1.013105Pa，V=44.8dm3，T=273K这就是一种状态。是由n、p、V、T所确定下来的体系的一种存在形式。因而n、p、V、T都是体系的状态函数。特点:(1)状态一定,状态函数一定。(2)状态变,状态函数变,变化值与始态、终态有关,与

4、途径无关。三.广度性质和强度性质1.广度性质（Extensiveproporties）2.强度性质（Intensiveproporties）该性质在数值上与体系的物质的量成正比，具有加和性。U、V、W、H、S、G、n{体系的“量”}该性质在数值上与体系的物质的量无关，不具有加和性。如，c、ρ、p、T、E{体系的“质”}过程:体系状态发生变化的经过。定温过程：T始=T终=T环定压过程：P始=P终=P环定容过程：V始=V终绝热过程：Q=0途径:体系由同一始态到同一终态所经历的不同步骤.同一始、终态，途径不同，体系状态函数的变化相同。四、过程和途径2

5、98K101.3kPa298K506.5kPa375K101.3kPa375K506.5kPa恒温过程途径(II)恒压过程途径(I)恒温过程(I)恒压过程(II)图完成过程的不同途径两种途径，状态函数的改变量一致。热(Q)—体系与环境因温度不同而交换或传递的能量称为热。功(W)—除热以外的其它能量形式功可分为体积功和非体积功两大类。“+”“–”Q体系吸热体系放热W环境对体系作功体系对环境作功Q和W不为状态函数，其值与过程有关五、热和功单位JkJ除热以外的各种被传递的能量。①体积功(无用功）体系反抗外压做功W=-PΔV热力学只讨论此功②非体积功(

6、有用功)J、kJ电工、表面功、机械功等体积功的计算等外压过程中，体积功w体=–p外(V2–V1)=–p外ΔVpp外=F/Alp外=F/A，l=ΔV/A2因此，体积功w体=F·l=–(p外·A)·(ΔV/A)=–p外V体积功示意图六.热力学第一定律热力学能(Internalenergy)U1）内能——体系内部能量的总和。单位：J2）特点：问题：U是否为状态函数？ΔU呢？内能的绝对值无法确定。迈尔焦耳热力学第一定律的两个重要的实践基础：第一类永动机的失败焦耳热功当量实验的成功U1Q>0W<0U2Q<0W>0能量守恒与转化定律热力学第一定律数学表达

7、式U=Q+W热力学第一定律的特殊形式孤立体系的过程：孤立体系Q=0，W=0，所以ΔU=0。即隔离系统的热力学能是守恒的。例：体系从始态变到终态,从环境中吸热100KJ,对环境做功50KJ,分别计算体系和环境内能的变化。解:体系:Q=100KJ,W=-50KJU(体)=Q+W=100-50=50KJ环境:Q=-100KJ,W=50KJU(环境)=Q+W=-100+50=-50KJ环境与体系的内能变化数值相等,符号相反体孤立体系环解:n=460/46=10molQ=–43.510=–435kJW=–pΔV=–p(Vl–Vg)pVg=nRT=1

8、08.31351=29168J=29.2kJΔU=Q+W=–435+29.2=–405.8kJ例在351K、101kPa下，460g乙醇蒸气凝结为