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1、第三章化学热力学基础主要内容：热力学第一定律基本概念，常用术语热化学反应热（恒容，恒压），热化学方程式盖斯定律生成热燃烧热化学反应的方向熵吉布斯自由能1人们研究化学反应的目的,应该从两个方面去看：一是从物质方面考虑:N2+3H2－2NH3制取氨 用硫粉处理洒落的汞:S+Hg－HgS消除单质汞,而不是制备HgS化学热力学,就是研究与化学反应相关的能量问题,研究化学反应的方向和进行程度的一门科学。二是从能量方面考虑:大量的煤炭燃烧:C+O2－CO2目的是获得能量,不是制取CO2。此外，蓄电池充电的化学反应,是为了转化和储存能量2许多反应我们可以看得到，4Fe+3O2=2Fe2O3Pb(NO3
2、)2+2KI=PbI2+2KNO3Mg+CO2=MgO+CO如：3有的反应难以看得到：Pb2++EDTA=Pb-EDTA有的反应式可以写出来，却不知到能否发生？NO，CONO和CO是汽车尾气中的有毒成分，它们能否相互反应生成无毒的N2和CO2？2NO(g)+2CO(g)→N2(g)+2CO2(g)43-1热力学第一定律3-1-1热力学的基本概念和常用术语1.体系和环境体系:我们研究的对象,称为体系。环境:体系以外的其它部分,称为环境。例如:我们研究杯子中的H2O，则H2O是体系，水面上的空气，杯子皆为环境。当然，桌子、房屋、地球，太阳也皆为环境。但我们着眼于和体系密切相关的环境,即为空气和杯
3、子等。又如:若以N2和O2混合气体中的O2作为体系,则N2是环境,容器也是环境。5宇宙:体系和环境放在一起,在热力学上称为宇宙。按照体系和环境之间的物质、能量的交换关系,将体系分为三类:1.敞开体系:既有物质交换,也有能量交换。2.封闭体系:无物质交换,有能量交换。3.孤立体系:既无物质交换,也无能量交换。界面:体系和环境之间有时有界面，如H2O和杯子;有时又无明显界面，如N2和O2之间。此时,可以设计一个假想的界面，从分体积的概念出发，认为VO2以内是体系，以外是环境。6系统和环境Matter(H2O)HeatflowHeatflow敞开体系封闭体系孤立体系72.状态和状态函数状态:由一系
4、列表征体系性质的物理量所确定下来的体系的一种存在形式,称为体系的状态。状态函数:确定体系状态的物理量，如n、T、V、p…因此n,p,V,T都是体系的状态函数。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,则体系的状态也要发生变化。n=1mol,P=1.013×105Pa,V=22.4dm3,T=273K8状态函数的分类(1)量度性质:即广度性质，如V，n，m，U，H等，具有加和性。(2)强度性质：如T，ρ等，不具有加和性。3.过程和途径过程:体系的状态发生变化，从始态到终态，我们说体系经历了一个热力学过程，简称过程。始态和终态:体系变化前的状态为始态;变化后的状态为终态
5、。9恒压过程，恒容过程，恒温过程途径:完成一个热力学过程,可以采取不同的方式。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。V＝3dm3T＝100Kp＝100kPaV＝6dm3T＝200Kp＝100kPaV＝2dm3T＝200Kp＝300kPaV＝1dm3T＝100Kp＝300kPa1432恒温过程恒压过程恒压过程恒温过程途径A途径B10状态函数改变量,取决于始终态,无论途径如何不同。如上述过程的两种途径中，状态函数的改变量一致。ΔV=V终-V始=2dm3-3dm3=-1dm3ΔP=P终-P始=300KPa-100KPa=200KPaΔT=T终-T始=200
6、K-100K=100KV＝3dm3T＝100Kp＝100kPaV＝6dm3T＝200Kp＝100kPaV＝2dm3T＝200Kp＝300kPaV＝1dm3T＝100Kp＝300kPa1432恒温过程恒压过程恒压过程恒温过程途径A途径B114.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。假设:在一截面积为S的圆柱形筒内发生化学反应,体系反抗外压F膨胀。这种功W=P·∆V称为体积功,以W体表示。若体积无变化∆V=0,则W体=0按照传统的功的定义：W=F·∆lW=·∆l·S=P·∆VFS我们研究的体系与过程,若不加以特别说明,可以认为只做体积功。即:W=W体125.热
7、力学能(内能)内能的特点：1）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,U是体系的状态函数。热力学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）。2）体系的状态发生变化,始终态确定,则内能变化量,即∆U,是一定值,∆U=U终-U始3）理想气体是最简单的体系,可以认为理想气体的内能只是温度的
