热力学第一定律热化学化学反应方向

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1、热力学第一定律热化学化学反应方向第二章热化学热力学的研究对象研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及其转换过程中所遵循的规律；研究各种物理变化和化学变化过程中所发生的能量效应；研究化学变化的方向和限度。热力学的方法和局限性研究对象是大数量分子的集合体，研究宏观性质，所得结论具有统计意义。只考虑变化前后的净结果，不考虑物质的微观结构和反应机理。能判断变化能否发生以及进行到什么程度，但不考虑变化所需要的时间。热力学方法：局限性：不知道反应的机理、速率和微观性质，只讲可能性，不讲现实性。1.体系与环境体系环境体系：人为划分出来的研究对象环境：在体系周围和体系密切相关的就是环境2.

2、1热力学基本概念体系分类（1）敞开体系（opensystem）体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换。（2）封闭体系（closedsystem）体系与环境之间无物质交换，但有能量交换。（3）孤立体系（isolatedsystem）体系与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为隔离体系。有时把封闭体系和体系影响所及的环境一起作为孤立体系来考虑。Flash2.状态和状态函数体系中所有物理性质和化学性质的总和即为状态。　　也就是说一个体系的物理性质和化学性质都确定了，则称为一个状态。对于一个体系来说当其处于不同状态时，其性质必然有所不同。这些用来描述规定状态的性质用数学术语

3、来讲称它们为“状态函数”。状态由一些物理量来确定，如气体的状态由P、V、T、n等来确定，P、V、T、n等均是状态函数。气体的状态可由压力、体积、温度及各组分物质的量状态函数来决定。如果其中的一个或多个物理量发生改变时，体系即由一种状态变为另一种状态。状态函数的性质状态函数可分为两类：广度性质：其量值具有加和性，如体积、质量等。强度性质：其量值不具有加和性，如温度、压力等。思考：力和面积是什么性质的物理量？它们的商即压强(热力学中称为压力)是强度性质的物理量。由此可以得出什么结论？推论：摩尔体积、密度是什么性质的物理量？答：力和面积都是广度性质的物理量。结论是两个广度性质的物

4、理量的商是一个强度性质的物理量。3.过程和途径体系状态发生变化，从始态到终态的经过称过程。变化过程可采取不同的方式来完成，完成这个过程的具体方式称途径。等温过程：反应前后温度不变（T=0）等压过程：反应前后压力不变（P=0）等容过程：反应前后体积不变（V=0）绝热过程：反应中体系与环境无热量交换Q=0）P3=303.9kPaT3=473KV3=0.845m3p1=101.3kPaT1=373KV1=2m3p2=202.6kPaT2=373KV2=1m3（I）加压（II）加压、升温减压、降温始态终态理想气体两种不同变化过程状态函数的特征状态函数的变化只决定于体系的始态和

5、终态，而与变化的途径无关。如：一定量的理想气体的状态变化，它由始态p1=1.01×105Pa，T1=298K变为p2=2.02×105Pa，T2=398K。此过程可以有下列两种不同途径：始态恒温过程p2=2.02×105PaT1=298K恒压过程p2=2.02×105PaT2=398K终态恒温过程p1=1.01×105PaT2=398K恒压过程p1=1.01×105PaT1=298K4.热力学能体系内部储存的总能量称为热力学能(U)。系统内部运动能量的总和。内部运动包括分子的平动、转动、振动以及电子运动和核运动。热力学能的特征：状态函数无绝对数值广度性质5.热和功（没有过程

6、就没有热和功）体系与环境之间因温度不同而交换或传递的能量称为热(Q)。规定：体系从环境吸热时，Q为正值，Q>0；体系向环境放热时，Q为负值，Q<0。除热之外，体系与环境之间以其它形式交换或传递的能量称为功（W）。功可分为膨胀功和非膨胀功两大类。Q和W都不是状态函数，其数值与变化途径有关。2.2热力学第一定律U=Q+W(封闭体系）U：系统内能的改变；Q：系统吸收的热；W:系统对环境所做的功，可以是机械功、电功、体积膨胀功等。TheFirstLawOfThermodynamics规定：系统对环境做功，W为负值，W<0；环境对系统做功，W为正值，W>0。可逆途径封闭系统的等温

7、过程中，理想气体压力p和体积V之间的关系称为理想气体的等温线：pV当系统从始态变到终态时，可以有多种途径：经恒外压p2：经恒外压p’膨胀到平衡，再经恒外压p2：始态(p1,V1)终态(p2,V2)p2p1V1V2W1W2p’V’中间态(p’,V’)显然，

8、W2

9、>

10、W1

11、思考：经什么途径系统可以做最大功？答：外压无限接近系统的压力时。理想气体的体积功可逆过程体积功*拣去沙子设砝码对系统施加了p2的压力，砝码和砂子施加了p1的压力，当将砂子一粒一粒地拣去，系统沿下图的折线从始态变到终态。piΔViPi+1拣去一粒砂子