热力学基本概念和基本定律

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1、物理化学PhysicalChemistry参考书1．《工科大学化学》，张平民等，湖南教育出版社2．《物理化学》，南京大学物理化学教研室，傅献彩等，高等教育出版社3．《物理化学》，天津大学物理化学教研室，宋世谟等，高等教育出版社4．《物理化学》，胡英等，高等教育出版社(面向21世纪课程教材)绪论一.物理化学研究内容及对象1.什么叫物理化学?●化学反应常伴有物理性质的变化，如体积、压强、热、电、光效应。●物理因素的变化（T、p、c、光照、磁场、微波、超声波）可能引起化学反应的变化。●微观物理运动状态（分子中电子运动、原子转动与振动,分子中原子间的相互作用）直接决定物质反应性质及反应能力

2、。●一些物理现象反映化学本质。1.什么叫物理化学?从化学现象与物理现象的联系去寻找化学变化的规律性,即用物理的理论和实验方法来研究化学的一般理论问题，即化学反应过程：能量的转换方向、限度速率、机理2.物理化学的研究内容科学体系化学热力学和统计热力学：研究化学变化的方向和限度、能量变化——平衡性质化学动力学：化学反应的速率和机理物质结构：研究物质结构（微观,化学键）与化学性能（宏观）的关系，称结构化学研究对象电化学反应性质——电化学溶液性质——溶液化学表面性质——表面化学胶体性质——胶体化学例：T=298K，Ka=1.9103T=773K，Ka=3.810-3（最

3、大产量）化学热力学：低温高压化学动力学：高温高压催化剂(低温高压下反应速率很小)本期内容：化学热力学1)热力学第一定律2）热化学3）热力学第二定律4）热力学第三定律5）热力学势函数和基本方程(第2章)6）溶液热力学及活度(第3章)7）化学反应热力学及化学平衡(第4章)8）相平衡热力学与相图(第5章)热力学基本概念和基本定律(第1章)下期内容：1）化学动力学(第7章)2)电解质溶液——电化学（第8章）3）电池反应热力学——电化学（第9章）4）电极过程——电化学（第10章）5）表面化学与胶体化学基础（第11章）二、物理化学研究方法1.一般方法：一般自然科学研究方法现象1）实验假设或建立

4、模型新实验验证2）归纳：个别一般3）演绎:一般个别2.特殊方法1）宏观（唯象）热力学方法状态函数法：始态末态GT，P=G末态G始态理想模型法：理想气体、理想溶液、卡诺循环、可逆过程动力学方法：速率方程动力学方程2）微观量子化学：电子运动化学键物理化学统计力学：单个（少量粒子）大量粒子大量粒子微观运动宏观表现微观动力学：分子反应动力学、过渡态理论三、如何学好物理化学1.兴趣：物质（体系）发生过程→物理化学原理2.基本概念:状态函数,强度性质,容量性质，热力学能，焓,熵，Gibbs自由能，Helmholtz自由能3.理想模型：理想气体，理想溶液，卡诺循环,可

5、逆过程，实际过程加以校正4.了解推理过程，掌握公式应用条件5.习题、实验6.多次反复学习，加深理解7.注意与无机化学讲述的内容相联系四、要求：作业、实验、期中考试（习题课）、笔记分析问题、解决问题的思路与方法！“授人以渔”！期末考试！第一章热力学基本概念和基本定律本章要求：严格掌握热力学的一些基本概念和三个基本定律（热力学第零定律）；熟悉基本概念和定律的简单应用；了解热力学的科学框架。第一章热力学基本概念和基本定律§1化学热力学的科学框架一、概述问题：一定条件下，过程能否自动进行一定条件下，过程的限度及最大产量过程的能量转换（热、功等）。热力学内容：三个经验定律（热力学第零定律

6、）热力学第一定律：第一类永动机不可能，对过程能量转换进行计算。热力学第二定律：第二类永动机不可能，判断过程进行方向、限度、化学平衡、相平衡。热力学第三定律：绝对零度不可能用有限手段达到。例：热力学：3107Pa,773K最大产量26%，放热热力学特点：1)经验性的2)不涉及物质的微观结构，不能说明过程发生的根本原因,为宏观经验定律3)肯定不足，否定有余。热力学指出某条件下不能进行的过程H2O→H2+O2（光照、电化学过程）热力学指出某条件下能进行的过程H2+O2→H2O（高温高压、催化剂）热力学计算得到过程限度,表明过程可能进行的最大限度二、热力学基本概念1.体系与环境体系：研究

7、对象，又称系统、物系。若研究热力学性质，称热力学体系。环境：体系之外与体系有关的物质总称。分类根据能量和物质交换的不同：1）开放体系：既有物质交换，又有能量交换。2）封闭体系：无物质交换，但有能量交换，若未加说明，均指封闭体系。3）隔离体系：无物质及能量交换——理想情况按组分分类：单组分（元）体系：水-水蒸气多组分（元）体系：Fe-Zn,水-乙醇按物相分类：单相体系：溶液多相体系：水-水蒸气分类:容量性质又称广延(广度)性质：其数值与物质的量成正比,具有加和性。例：V