物理化学电子教案—第二章

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1、物理化学电子教案—第二章ΔU=Q+W2021/7/16热力学的研究内容、基础、特点及意义热力学研究的是物质变化所引起的热、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。化学热力学就是将热力学的规律应用到化学中，研究化学变化及与化学变化有关的物理变化的科学。研究内容：2021/7/16热力学的研究内容、基础、特点及意义热力学的基础：热力学第一、第二定律。热力学第一定律的本质是定量研究各种能量的转化问题；热力学第二定律的本质是判断自发过程的方向和限度；热力学第三定律主要解决物质的熵值计算问题。热一律、热二律是公理，是自然界的基本规律2021

2、/7/16热力学的研究内容、基础、特点及意义热力学研究的特点：只研究宏观性质间的关系，不讨论微观结构和过程机理问题；只研究自发变化的方向和限度，给出理想的答案如最大产率、最大转化率等），但不考虑变化所需要的时间、变化速率问题。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。实验数据的可靠性直接影响热力学计算结果准确性。局限性2021/7/16第二章热力学第一定律及其应用§2.1热力学基本概念§2.2热力学第一定律§2.3恒容热、恒压热，焓§2.4热容，恒容变温过程、恒压变温过程§2.5焦耳实验，理想气体的热力学能、焓§2.6气体可逆膨胀压

3、缩过程，理想气体绝热可逆过程方程式§2.7相变化过程→2021/7/16第二章热力学第一定律及其应用§2.8化学计量数、反应进度和标准摩尔反应焓§2.9由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓§2.10节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应2021/7/16§2-1热力学基本概念与术语1系统与环境2系统的状态、性质与状态函数3平衡态4过程与途径5热和功6热力学能7基本概念与术语：2021/7/161系统与系统的环境1.1系统（System）我们把所研究的那部分物质世界（即研究对象）称为系统，也称为物系或体系。1.2环境（surroundings）系统

4、以外与系统直接联系的真实世界，称为环境。系统与环境间一定有真实的或假想的界面隔开。2021/7/16系统分类根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。系统和环境之间的联系包括能量交换和物质交换两个方面。1.3系统与环境的联系（1）敞开系统（opensystem）2021/7/16系统分类（2）封闭系统（closedsystem）系统与环境之间有能量交换，但无物质交换。2021/7/16系统分类系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为孤立系统。（3）隔离系统（isolatedsystem）有时把封闭

5、系统和系统影响所及的环境一起作为隔离系统来考虑。2021/7/16系统分类举例这种分类是为我们研究问题方便而人为划定的。假如我们要以糖为系统呢？可见，进行热力学研究首先要确定研究对象与环境，也就是要明确界面位置。例如：一个保温瓶里面装有饱和糖水。若以糖水及保温瓶为系统，若盖好盖，水不能蒸发无物质交换，保温性很好也无能量交换—隔离系统如果保温性不好，热能散出—封闭系统若打开盖子水可自由出入热能散发—敞开系统水就是环境，则无论保温瓶如何也是敞开系统。2021/7/162系统的状态、性质与状态函数在热力学中，所谓状态指的是静止的系统内部的状态。状态就是系

6、统所具有的一切性质的总和。状态一定，性质一定；性质一定，则状态也确定。2.1系统的状态在热力学中，描述系统的热力学状态的宏观物理量，称为热力学性质，简称性质。如p、T、V、ρ等。可分为两类：广度性质和强度性质。2.2系统性质2021/7/162.2系统的性质系统分割成若干部分时具有加和关系的性质，称为广度性质，又称为广度量、容量性质。如体积、质量等。其数值与物质的量成正比。系统分割成若干部分时不具有加和关系的性质，如温度、压力、组成等。其数值取决于体系自身的特点，与系统的数量无关。广度性质（extensiveproperties）强度性质（inte

7、nsiveproperties）如2021/7/162系统的状态、性质与状态函数系统性质的数值仅取决于系统所处的状态，而与系统的历史无关；它的变化值仅取决于系统的始态和终态，而与变化的途径无关。我们把由状态单值决定的这些热力学性质称为状态函数。2.3状态函数（statefunction）系统性质间不是独立无关，而是相互关联的。一般物质的量确定的单组分单相系统最少可用两个独立变化的性质来确定其状态。2021/7/162系统的状态、性质与状态函数状态函数的特性可描述为：异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。状态函数特点：②从数学上来看，状态函数具有全

8、微分特性。①状态固定时，状态函数有一定的数值；状态变化时，状态函数的改变值只由系统变化的始末态决定，与变化的具体历程无关；