ch2 化学热力学初步.pptVIP

olisun 无机化学学件 3.化学热力学初步 3.化学热力学初步 3.0 基本概念 3.0.1 体系和环境(system and surroundings) 体系：研究对象 环境：体系之外，对体系有影响的物质或空间 热力学体系(thermodynamic system) ①敞开体系(open system) ②封闭体系(closed system) ③孤立体系(isolated system) 3.0 基本概念 Thermodynamic Systems 3.0 基本概念 3.0.2 状态和状态函数(state and state variables) 状态：体系所有宏观性质的综合表现 状态函数：描述体系状态的物理量 状态函数的特征： 状态函数只与始态和终态有关，与过程无关。 P、V、n、T、U、S等都是状态函数 3.0 基本概念 3.0.3 过程和途径(process and path) 过程：体系发生的变化 等温(isothermal) 过程、等压(isobar) 过程 绝热(adiabatic) 过程、循环( cyclic) 过程 途径：体系发生变化的方式 3.0 基本概念 3.0.4 热和功(heat and work) 热(Q)：体系与环境之间由于温度差别而交换的能量 体系吸热，Q0；体系放热，Q0 功(W)：除热之外体系与环境之间交换的所有其他能量 体系对环境做功W0; 环境对体系做功W0 ①体积(volume) 功或膨胀(expansion)功 ②非体积功：表面功、电功等 注热和功不是状态函数。 3.0 基本概念 3.0.5 内能(internal energy) 或热力学能(thermodynamic energy) 物质所含分子及原子的动能、势能、核能、电子能等的能量总和叫 作内能。用U 表示。U是状态函数。 3.0 基本概念 3.0.6 热力学第一定律(first law of thermodynamics) 能量守恒和转化定律(Law of energy conversation and transformation) 在封闭体系中，当体系发生变化时，其内能的改变等于体系和环 境之间交换的热和功的总和 ΔU ＝ Q + W 注Q和W的正负号取号 对于恒容体系(isovolumesystem) ΔU ＝ Qv 对于绝热体系(adiabatic system) ΔU ＝ W 3.1 化学反应过程中的热效应 3.1.1 反应热和反应焓变 3.1 化学反应过程中的热效应 ⑴ 焓(H)和焓变(ΔH) 对于恒压过程(dp ＝ 0)，若只考虑膨胀功(不做非体积功)，则据 ΔU＝U2–U1＝Q + W (热力学第一定律) 即 U2–U1＝ Qp – p(V2–V1) Qp= (U2+ pV2) – (U1+ pV1) H也是状态函数 Qp ＝ H2 – H1＝ΔH ＝ΔU + pΔV 对于理想气体，pΔV ＝ΔnRT、ΔU ＝ QV，则 Qp ＝ QV + ΔnRT ⑴ 焓(H)和焓变(ΔH) 焓(H)和焓变(ΔH)的物理意义 1) 焓(H)是人们在处理体系状态变化时引入的一个状态函数，其定义为H = U + pV。 2) 在等压条件下，体系的焓变等于体系的内能变化和体系所做的等压体积膨胀功之和，即ΔH =ΔU + pΔV。 3) 等压变化过程热效应Qp可以直接测定。在等压条件下只做体积膨胀功的体系的焓变等于 Qp，即ΔH = Qp。此即焓变的具体物理意义。 4) 对理想气体而言，pΔV = ΔnRT，所以ΔH =ΔU + ΔnRT。 5) 多数化学反应的ΔH 和 ΔU相差不大。 ⑴ 焓(H)和焓变(ΔH) 化学反应的热效应和反应进度(x) 化学反应的热效应：当生成物和反应物的温度相同时，化学反应过程中吸收或放出的热量。 化学反应是一个过程，在过程中放热（或吸热）多少以及ΔU 和ΔH的变化值是多少都与反应进行的程度有关。因此，需要一个物理量用以表示反应进行的程度，这个物理量就是反应进度，用符号x表示。 -nAA - nBB - … = nYY + nZZ + … ⑴ 焓(H)和焓变(ΔH) 摩尔反应焓变（ΔrHm） 若某一反应当反应进度为x时的焓变为ΔrH，则该反应的摩尔反应焓变ΔrHm就是 ΔrHm就是按照所给化学计量式完全反应，即反应进度x=1mol时的焓变。下小标r代表化学反应（reaction）之意。