《基础化学》课件：第六章化学热力学基础(黄兰)1新.ppt

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1、第六章化学热力学基础1内容提要第一节　热力学基本概念第二节能量守恒和化学反应热效应第三节　化学反应的方向第四节　化学平衡第五节非平衡系统热力学与生命简介2热力学是研究热与其他形式的能量之间转化规律的一门科学。热力学的基础是热力学第一定律和热力学第二定律。利用热力学定律、原理和方法研究化学反应以及伴随这些化学反应而发生的物理变化过程就形成了化学热力学。ThermodynamicsandChemicalThermodynamics3热力学第一定律1850年，Joule提出，主要研究热和其他形式能量在变化过程中相互转化的守恒关系。热力学

2、第二定律1848年和1850年分别由开尔文和克劳修斯建立,主要研究热和其他形式能量相互转化的方向性问题。4化学热力学主要研究和解决的问题有：1、利用热力学第一定律解决化学变化的热效应问题。2、利用热力学第二律解决指定的化学及物理变化实现的可能性、方向和限度问题，以及相平衡、化学平衡问题。3、利用热力学第三律可以从热力学的数据解决有关化学平衡的计算问题。5反应的方向：△rGmӨ﹤0?指定条件下，正反应可否自发进行；反应的限度：能，正反应能否进行到底（K大小？）ChemicalThermodynamics能量变化：放热？吸热？△rHm

3、Ө﹤0，放热△rHmӨ﹥0，吸热6化学反应能否发生（反应方向）能量转换（热效应）反应限度（化学平衡）反应速率反应机理化学热力学化学动力学反应的可能性反应的现实性ChemicalThermodynamicsandChemicalKinetics7热力学研究的特点研究对象：大量粒子组成的宏观体系（热力学的结论不适用于微观体系中单独粒子或少量粒子的行为）研究方法：在经验定律的基础上，通过演绎的方法，得出一般性的规律。（高度的普适性和可靠性）局限性：只考虑过程的初、末态，不考虑过程的细节。（知其然，不知其所以然）Features8第一节热

4、力学基本概念一、系统和环境（SystemandSurroundings）系统：作为研究对象的那一部分物质；系统TheSystem环境TheSurroundings环境：系统之外，与其密切联系的其它物质。9ThermodynamicSystemandStateFunction系统可以是实际存在的，也可以是想象的。系统与环境间的界面可以是真实的界面，也可以是虚构的界面。10ThermodynamicSystemandStateFunction根据系统与环境之间物质和能量的交换情况的不同，把系统分为三类：开放系统：系统与环境之间既有能量

5、交换，又有物质交换。封闭系统：系统与环境之间只有能量交换，没有物质交换。隔离系统：系统与环境之间既没有能量交换，也没有物质交换。三种热力学系统11系统分类示意图ThermodynamicSystemandStateFunction12敞开体系封闭体系孤立体系ThermodynamicSystemandStateFunction三种热力学体系的特点13举例：保温瓶14二、状态和状态函数（StateandStateFunction）体系所有物理性质和化学性质的综合表现可用物质的一些宏观物理量,如温度（T）、压力（p）、体积（V）、物质

6、的量（n）、密度（ρ）、粘度（η）等来描述。状态状态的描述方式15StateFunction在热力学中，把用于确定系统状态的物理量（性质）称为状态函数。状态函数的量值只取决于系统所处的状态，其改变量取决于系统的始态和终态，与实现变化的途径无关。16状态函数的特征（1）状态函数与体系状态一一对应；（2）状态改变时，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）体系复原状态，状态函数恢复原值。状态函数变→状态变状态变→状态函数变？17StateFunction状态函数的分类广度性质（extensiveproperty

7、)体积V、物质的量n、质量m等，具有加和性。强度性质（intensiveproperty)密度ρ、压力p、温度T等，不具有加和性。18V总=V1+V2P总≠p1+p2p1,V1p2,V2广度性质具有加和性，强度性质无加和性。19广度性质和强度性质示意图20广度性质的数值与系统所含的物质的量有关，强度性质与系统的数量无关，其数值取决于系统自身的性质。两种广度性质相除得到强度性质。强度性质：21系统的状态常由几个相互独立的状态函数来描述。理想气体所处的状态：T、p、V系统所含物质的量n决定例如22即：X=X2-X150g，50℃水状

8、态1途径250g，20℃水状态3途径150g，80℃水状态2StateFunction状态一定时，状态函数有一个相应的确定值。始终态一定时，状态函数的改变量就只有一个唯一数值。状态函数X23ThermodynamicPrecess三、过程和途径过程