第五章化学热力学基础课件.pptVIP

某些物质在一起能否发生反应？ 化学反应一旦发生，有多少能量变化？ 在一定条件下，化学反应进行的程度或限度， 即平衡转化率有多大？ 化学反应的速率和时间？ 化学反应的机理和怎样改变反应速度等问题？ 　　　　　　　　　　 前三个属于化学热力学问题， 什么是化学热力学？ 化学热力学就是应用热力学的原理，研究与化学反应相关的能量问题以及研究化学反应的方向和进行程度的一门科学。 化学热力学的特点 （1）研究的对象是大量微粒的宏观集合体，即宏观系统，它只考虑具体对象的宏观性质，而不涉及具体的某个分子、原子或离子。 （2）不考虑物质的微观结构和反应的机理，只需知道被研究对象的起始和最终的状态，以及变化过程的外界条件。可以独立地判断化学过程的自发性方向和反应限度。 （3）没有时间观念，不涉及反应的速度问题。只说明反应的可能性，并不说明反应的现实性。 §5-1 热力学中常用的术语 一. 体系和环境 (system and environment) 体系: 人为划分出来的研究对象，称为体系(又叫系统)。 环境: 体系以外与体系密切相关的周围其它部分，称为环境。 按照体系和环境之间的物质、能量交换关系, 可以将体系分为三类： 1. 敞开体系:体系和环境之间既有物质交换，也有能量交换； 2. 封闭体系:体系和环境之间无物质交换，但有能量交换； 3. 孤立体系:体系和环境之间既无物质交换，也无能量交换。 二. 过程和途径 (process road) 过程: 体系的状态发生改变时, 从始态到终态, 就经历了一个热力学过程，简称过程。 途径:完成过程的具体步骤称为途径。 二者关系： 过程是体系状态的改变，即从始态到终态的状态变化，体系状态发生的任何变化都称为过程，过程着重于始态和终态；但途径却是完成某一过程的具体步骤，完成某一过程可以有很多种途径，每种途径都包含过程，途径着重于具体方式。 根据途径的性质不同可以把过程分为以下4种典型类型： ΔT = 0 (等温过程;恒温过程) Δp = 0 (等压过程;恒压过程) ΔV = 0 (等容过程;恒容过程) 体系与环境间无热交换 Q ＝ 0 (绝热过程) 过程还可以分为以下几类： 自发过程：不需要外界任何作用就自然而然地发生的过程称为自发过程。 非自发过程：没有外界作用不会自然而然地发生的过程称为非自发过程。 可逆过程：某一系统经过一个过程，如果系统回到原来的状态，环境也复原，该过程称为可逆过程。 不可逆过程 ：某一系统经过一个过程，如果系统回到原来的状态，而环境不能完全复原。该过程称为不可逆过程。 三 . 状态和状态函数 (state and state function) 3、状态函数的特性 （1）当体系状态确定以后，状态函数值也随之确定，其数值仅取决于体系所处的状态，而与体系的历史无关。 （2）状态函数的改变量只与体系的始终态有关，而与变化的途径无关。 （3）周而复始变化零。 总结：状态函数有特征，状态一定值一定，殊途同归变化等，周而复始变化零。 四. 热和功 (heat and work) 　 1. 定义： 热（Q）是体系与环境之间因温度差异而进行的能量传递的一种形式。热不是物质，也不是系统的性质，而是大量物质微粒作无序运动引起的能量传递形式。 除热之外，体系与环境之间所有其他的能量传递形式都叫功（W）。 在热力学中又把功分为两大类，一类叫膨胀功，即体积功；另一类则是除膨胀功以外的 “其他功”，叫非体积功，也叫“有用功” 。 2. 热和功的符号规定 从体系的角度出发，体系向环境传递能量，即体系放热或体系向环境做功，热和功都是负值的。在化学中作如下规定： 体系从环境吸热时， Q为正值； 体系向环境放热时， Q为负值。 环境对体系做功时， W为正值； 体系对环境做功时， W为负值。 3.体积功（膨胀功） 化学反应过程中, 经常发生体积变化。　　 这种 W = - P·ΔV 称为体积功, 以 W体 表示。若体积无变化 ，即ΔV = 0, 则 W体 = 0。 在无机化学中，通常我们研究的反应体系, 若不加以特别说明, 可以认为只做体积功。 即: W = W体。 4.热和功的特点 (1)热和功要通过体系与环境的界面传递(界面有时是人为设想 的几何面)