化学热力学基础.pptxVIP

引 言; 研究化学热力学的目的 解决化学反应过程中吸收或放出的热量、化学反应的自发性(即两种物质之间能否发生化学反应)以及化学反应的限度(反应完成之后,反应物的量与产物的量之间的关系)等化学家十分关注的一类基本问题。;; 按照体系与环境之间的物质和能量的交换关系，将体系分成三类;;2. 体系的宏观性质和状态函数; 状态一定，则体系的状态函数一定。体系的一个或几个状态函数发生了变化，则体系的状态发生变化。; （4）相( phase ) 体系中物理性质和化学性质完全相同的任何均匀部分。相和相之间有明显的界面。相又分为均相体系(或单相体系)和非均相体系(或多相体系)。 （5）过程和途径 ( process road ) ① 过程 体系的状态发生变化，从始态到终态，则称 体系经历了一个热力学过程，简称过程。 ;②途径 完成一个热力学过程，可以采取多种不同的方式。我们把每种具体的方式，称为一种途径。 过程着重于始态和终态；而途径着重于具体方式。; （6）体积功 化学反应过程中，经常发生体积变化。体系反抗外压改变体积，产生体积功。 ;Q得 + Q失 = 0;Q = nCm DT; 体系与环境之间由于存在温差而传递的能量。热不是状态函数。; （11）热力学能 ( thermodynamic energy ) 热力学能是体系内部所有能量之和，包括分子原子 的动能，势能，核能， 电子的动能 ? ? ? ? ? ? 以及 一些尚未研究的能量。热力学上用符号 U 表示热力学 能（经常称为内能）。虽然体系的内能尚不能求得，但 是体系的状态一定时，内能是一个固定值。因此，热力 学能 U 是体系的状态函数。;§3-1 热力学第一定律; 环境的内能改变量怎样求得？ 从环境考虑，吸热 －100J，做功 －20J，所以 ?U环 = (－100)－(－20)= －80 J 环境的内能减少了80J。;先考察途径 A 反抗外压 p = 1?105 Pa 一次膨胀：; W1 = p外 ?V = 2 ? 10 5 Pa ? ( 8 － 4 ) ? 10－3 m3 = 800 J ;; §3-2 热 化 学 把热力学理论和方法应用到化学反应中，讨论和计算化学反应的热量变化的学科称为热化学。; 化学反应中，体系的内能变化值 ?rU(r：reaction)应等于生成物的 U生 减去反应物的U反 ?rU = U生 － U反 由第一定律，?rU = Q－W ，故有 U生－U反 =Q －W 注意：此处的 W = W体 ; 2. 恒压反应热 恒压反应中 ?p = 0 则有?rU = Qp－ W = Qp－ p ?V = Qp－?( pV ) 所以 Qp = ?rU + ?( pV ); 令 H = U + pV ， 即 Qp = ?rH H 称热焓或焓（Enthalpy），是一个新的状态函数。; 3. 反应进度和摩尔反应热 （1）反应进度（reaction progress） 煤炭燃烧中的重要反应 C + O2 → CO2 该反应是个放热反应，放热多少显然和反应掉多少煤炭有关。; 定义：t 时刻的反应进度为 ? (ksai/克赛) ? 的单位是 mol; 3.0 10.0 0 0 ; 对于同一化学反应，若反应方程式的化学计量数不同，如 N2 + 3 H2 → 2 NH3 ( 1 ) N2 + H2 → NH3 ( 2 ) 同样 ? =1 mol 时， (1)表示生成了 2 mol 的 NH3 (2)表示生成了 1 mol 的 NH3 ; ?rH 单位是 J，反应进度 ? 单位是 mol ，故