《化学热力学》PPT课件

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1、Inorganicchemistry学习要点化学热力学基本概念反应热反应的方向性chemicalthermodynamics化学热力学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。主要解决化学反应中的三个问题：①化学反应中能量的转化；②化学反应的方向性；③反应进行的程度.Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2Al是否可以同样方法炼制？Ti的氯化TiO2(s)+

2、Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)?2C(石墨)+O2(g)===2CO(g)TiO2(s)+2C+2Cl2(g)=TiCl4(g)+2CO(g)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敞开体系：既有物质交换，又有能量交换封闭体系：只有能量交换，而无物质交换孤立体系：既无物质交换，也无能量交换1化学热力学基本概念体系环境能量物质体系和环境系统中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分称为相，相与相之间存在明显的界面。通常把只含有一个相的系统称为均相系统；含两个或两个以

3、上相的系统称为非均相系统。相敞口烧杯装水体系：水密闭容器装水体系：水+水蒸气绝热装置盛水体系：水+水蒸气+绝热装置敞开体系封闭体系孤立体系状态：表征体系性质的物理量所确定的体系存在形式。由p、V、T、n等物理量所确定下来的体系。存在的形式称为体系的状态。状态函数：确定体系状态的物理量称为状态函数状态和状态函数状态函数的特点状态函数只与体系的始态和终态有关，而与变化的过程无关p、V、T、n体系的状态一定，状态函数值确定循环过程的状态函数改变值为零P3=303.9kPaT3=473KV3=0.845m3

4、p1=101.3kPaT1=373KV1=2m3p1=202.6kPaT1=373KV1=1m3（I）加压（II）加压、升温减压、降温始态终态图理想气体两种不同变化过程广度性质具有加和性。体积、质量、内能、焓、熵、自由能等强度性质不具有加和性。温度、浓度、压力、密度等广度性质和强度性质过程:体系状态变化的过程T一定ΔT=0(等温过程)p一定Δp=0(恒压过程)V一定ΔV=0(恒容过程)体系与环境间无热交换Q＝0(绝热过程)途径：完成过程的具体步骤称为状态1→状态2：途径不同，状态函数改变量相同；过程

5、和途径298K，101.3kPa298K，506.5kPa375K，101.3kPa375K，506.5kPa恒温过程途径(II)恒压过程途径(I)恒温过程(I)恒压过程(II)实际过程图3-2实际过程与完成过程的不同途径热：体系与环境之间因温度不同而交换或传递的能量称为热；表示为Q。规定：体系从环境吸热时，Q为正值；体系向环境放热时，Q为负值。功：除了热之外，其它被传递的能量叫做功；表示为W。规定：环境对体系做功时，W为正值；体系对环境做功时，W为负值。热和功是否为状态函数？？？热力学第一定律体积

6、功：W=-pΔV单位：J、kJ热和功不是状态函数，不取决于过程的始、终态，而与途径有关。热力学能(内能)体系内部一切能量的总和称为体系的热力学能(U)。包括分子运动的动能，分子间的位能以及分子、原子内部所蕴藏的能量。问题：U是否为状态函数？ΔU呢？U：①绝对值无法确定；②体系状态发生改变时，体系和环境有能量交换，有热和功的传递，因此可确定体系热力学能的变化值。△U：体系热力学能改变量●具有加和性，与物质的量成正比。●体系与环境之间能量交换的方式●热和功的符号规定数学表达式自然界中的一切物质都具有能量

7、，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，在转化过程中能量的总值不变。U1QWU2=U1+Q+WU2-U1=Q+WU2Q与W的正负号体系从环境吸热：Q＋；体系向环境放热：Q－。环境对体系做功时：W＋；反之：W－。例1:某封闭体系在某一过程中从环境中吸收了50kJ的热量，对环境做了30kJ的功，则体系在过程中热力学能变为：体系热力学能净增为20kJ；问题：ΔU环境=？ΔU体系=（+50kJ）+（-30kJ）=20kJ反应热(Q化学反应的热效应）：在化学反应过程中，当生成物的温度与反应物的温

8、度相同，等压条件下反应过程中体系只做体积功而不做其它有用功时，化学反应中吸收或放出的热量称为化学反应的热效应。等压热效应(Qp、Qv)等容热效应(Qv)焓(H)与焓变(△H)焓（H）由热力学第一定律：ΔU=Q+W体系对外作功：W=-pΔV=-p（V2–V1）ΔU=Qp+W=Qp–p（V2–V1）U2–U1=QP–p（V2–V1）QP=（U2+pV2）-（U1+pV1）令H＝U＋pVH：新的函数-------焓Qp=H2–H1=H（H称为焓变）问题1：H是状态函数还