无机及分析化学第二章.pptVIP

第二章 化学热力学初步 Chapter 2 Primary Conception of Chemical Thermodynamics 本章学习要求 1、了解热力学能、焓、熵和吉布斯自由能等状态函数的概念 2、理解热力学第一、第二和第三定律的基本内容 3、熟练运用各种方法计算化学反应的标准摩尔焓变 4、掌握化学反应的标准摩尔熵变和标准摩尔吉布斯自由能变的计算方法 5、会用△G 来判断化学反应的方向，并了解温度对△G 的影响 6、理解范托夫等温方程，并了解压力和浓度对△G 的影响 2-1 基本概念 2-1-1 什么叫“热力学”？ 热力学是研究热能和机械能以及其它形式的能量之间的转化规律的一门科学。它的特点是不考虑物质的微观结构和反应进行的机理。主要理论基础是热力学三大定律。 2-1-2 什么叫“化学热力学”？ 用热力学的理论和方法研究化学现象以及和化学有关的物理现象，产生了化学热力学。 2-1-3 化学热力学解决什么问题？ （1）化学反应中能量变化问题 （2）化学反应进行的方向和进行的限度问题。 2-1-4 热力学方法的特点 （1）着眼于宏观性质的变化，不涉及物质的微观结构 （2）没有时间概念，不能解决变化进行的速度及其它和时间有关的问题。 2-1-5 常用术语 1、系统和环境 2、状态和状态函数 3、过程和途径 4、容度性质和强度性质 热力学中称研究的对象为系统，系统以外的其它部分为环境；系统与环境合起来，在热力学上称为宇宙。 （1）由一系列表征系统性质的物理量所确定下来的系统的存在形式称为系统的状态； （2）用以确定系统状态的物理量称为系统的状态函数；如n，P，V，T （3）状态函数与状态的关系： 系统状态一定，则状态函数一定；系统状态函数的变化只取决于系统的始态（变化前的状态）和终态（变化后的状态），与变化的途径无关；这也是状态函数的特征。 （4）常见的状态函数有：P，V，T，n，U，H，S，G等 *W、Q不是状态函数 （5）状态函数之间相互联系，相互制约，确定其中几个，其余的随之而定 如：对一理想气体，PV=nRT，知道其中任意三个状态函数，即可求得第四个 按过程（I），△T（I）=80℃-50℃=30℃按过程（II），△T（II）=△T1+△T2=-40℃+70℃=30℃所以，△T（I）=△T（II），与变化过程无关。 (1) 系统的状态发生变化，从始态变到终态，我们说系统经历了一个热力学过程，简称过程 容度性质：此种性质在一定条件下有加和性，即其数 值与系统中物质的量成正比，是系统中各 部分的该性质的总和。 如：质量、体积等 强度性质：此种性质的数值不随系统中物质的量而 变，它仅由系统中物质本身的特性所决 定。也就是没有加和性。 如：温度、压强等 2-2 热力学第一定律  first law of thermodynamics 2-2-1 热和功 热和功是系统的能量传递、转化形式，只存在于传递的过 程中，否则便以能量的形式储存起来。若无过程，便无功和 热，所以不能谈系统在某种状态下具有多少功或多少热量。 1、热：由于温差而引起的能量传递。用Q表示 2、功：热力学中，除热以外，其它各种被传递的能量都叫做功。用W表示 2-2-2 热力学能 (thermodynamic energy) （1）系统内一切能量的总和叫做系统的热力学能，用U表示。 它包括系统内各种物质的分子或原子的位能、振动能、转动能、平动能、电子的动能以及核能等。 （2）U是状态函数。目前还无法测定其绝对值，但通过热和功的传递，可确定 。 2-2-3 热力学第一定律 —能量守恒和转化定律 (law of energy conservation and transformation) 能量具有各种不同的形式，它们之间可以相互转化，而且在转化的过程中能量的总值不变。即热力学第一定律。其实质是能量守恒。 △U=Q+W （2-1） 式（2-1）表明