第二章化学热力学讲义.ppt

二、热力学第一定律 内容：能量具有各种不同的形式，它们之间可以相互转化，在转化的过程中能量的总值不变。 ΔU = Q + W 体系吸收热量，Q为正。 环境对体系做功，W为正。 例如：某一变化中，体系放出热量50 J，环境对体系做功30 J。 ΔU = Q + W= -50 + (+30) = -20 J ΔS（体系）＋ΔS（环境）0 自发过程 对一个等温等压过程，Q体系=ΔH体系 所以，Q环境= -Q体系= -ΔH体系 环境可看成一个大的热源，这份（ -ΔH ）传入环境不会引起环境温度的变化。所以对环境而言，这种单纯的传热过程可以看成是可逆过程。 例2-9 已知25oC时 = 82.4 kJ/mol，  = 86.6 kJ/mol， = 3.1 kJ/mol，试判断该温度时反应 2NO(g) + Br2(g) = 2NOBr(g)在下列两种情况下反应的方向： (1) 标准态下; (2) p(NO) = 4 kPa， p(Br2) = 100 kPa， p(NOBr) = 80 kPa。 解：(1) = -11.5 kJ/mol 反应正向进行。 解：(2) = -11.5 + 14.8 = 3.3 kJ/mol 反应逆向自发进行。 习题（p.41-43） 3、4、6、12、13、15、17、21、24 ?H-T?S=（H2-H1）-T（S2-S1） =（H2-TS2）-（H1-TS1） 定义：G＝H-TS G称为吉布斯自由能，也是状态函数。 所以?G ＝G2－G1＝?H -T?S △G = △H - T △S (吉布斯-亥姆霍兹 公式) 如果综合两种反应自发性驱动力，就会得到 △G = △H - T △S (吉布斯-亥姆霍兹 公式) 定义 G = H - TS G Gibbs函数（Gibbs free energy） (Gibbs J ，1839-1903) §2-5 吉布斯自由能及其应用 一、吉布斯自由能 1、定义：吉布斯自由能，用符号G表示； G＝H－TS 所以G也是一个状态函数，?G只取决于始态和终态。 2、ΔG ＝G2－G1 　　　　＝（H2－TS2）－（H1－TS1） 　　　　＝（H2－H1）－T（S2－S1） ΔG＝ΔH－TΔS 吉布斯－亥姆霍兹关系式 对于等温等压过程：ΔG0 反应能自发进行 ΔG=0 过程处于平衡态 ΔG0 反应不能自发进行 在等温等压下，任何自发变化总是使体系的Gibbs 函数减小。 △G 0 反应是自发的，能正向进行 △G 0 反应是非自发的，能逆向进行 △G = 0 反应处于平衡状态 △G代表了化学反应的总驱动力，它就是化学家长期以来所寻找的、明确判断过程自发性的那个物理量！ 类 型 △G 讨 论 △S △H 高温 低温 ? + ? ? 焓减熵增型 ? ? ? + + + + ? + ? + + 焓减熵减型 焓增熵增型 焓增熵减型 在任何温度下正反应都能自发进行 只有在低温下正反应才能自发进行 只有在高温下正反应才能自发进行 在任何温度下正反应均为不自发进行 4、ΔG的物理意义： 等温等压过程中，能被用来作有用功（非体积功）的最大值。 如： 1mol甲烷： 内燃机燃烧：100～200 kJ 燃料电池：700 kJ ΔrGm? ＝ -818 kJ/mol 做功多少与过程和途径有关，可逆