3化学热力学初步陈浩

《3化学热力学初步陈浩》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三章化学热力学初步theBasicChemicalThermodynamic化学热力学的体系与状态热力学第一定律热化学热力学第二定律-化学反应的方向热力学第二定律§1.化学热力学的体系与状态一、化学热力学的特点和范围：一些问题：当几种物质放在一起时?a.能否发生反应?b.反应速率多大?c.会发生怎样的能量变化?d.到什么程度时反应达到平衡？e.反应机理如何？化学热力学的范围:a,c,d属于化学热力学问题，而b,e属于化学动力学问题。热力学研究范围为：化学反应方向，限度以及伴随能量的变化化学热力学的体系与状态

2、2.特点：热力学第一定律——解决问题c，化学热力学解决化学反应中能量是如何转换的-能量守恒定律；热力学第二定律——解决问题a，d化学热力学解决在指定条件下，化学反应朝哪个方向进行以及反应的限度。3.局限性：对于个别分子、原子的性质，即微观粒子的性质的解决是无能为力的，所以对于被研究对象无需知道过程的微观进程，更不需要物质结构方面的知识。化学热力学研究问题时没有时间概念，不涉及变化过程的速率问题。化学热力学的体系与状态二、体系和环境（System&Surrounding）被指定为研究的对象称为体系与体系密切相关

3、的周围部分称为环境例如：研究结晶硫酸铜的溶解过程，可将结晶硫酸铜和水溶液作为系统，环境就是三角瓶及瓶外的周围物质。体系的分类敞开体系（Openedsystem）：体系与环境之间既有能量交换，又有物质交换封闭体系（Closedsystem）:体系与环境之间有能量交换，无物质交换孤立体系(Isolatedsystem):体系与环境之间既无能量交换，又无物质交换【又称封闭且绝热系统】化学热力学的体系与状态状态和状态函数（StatesandStateofFunctions）1.定义：决定体系热力学状态的物理量称为状态

4、函数体系的存在形式（状态）一定以上这些物理量即为状态函数决定体系性质的物理量：p、V、T、n……体系的状态一定，体系的状态函数也有确定值状态函数的改变量过程和途径在外界条件改变时，体系的状态就会发生变化，这种变化称为过程；变化前称为始态，变化达到的状态称为终态。实现过程的方式称为途径。状态函数的特点：只取决于体系的状态，而与达到此状态的途径无关；p、V、T等都是状态函数，我们在下面引入的U、H、S、G也是状态函数始态终态始态过程终态化学反应计量式和反应进度（stoichoimetricequationandr

5、eactionprogress）若化学反应计量式为则其反应进度为（x的单位是mol）物质B的化学计量数3.010.0002.07.02.011.55.53.02反应进度必须对应具体的反应方程式！Question1Solution体系与环境之间由于存在温差而传递的能量.热不是状态函数体系吸热:Q>0体系放热:Q<0热（Q）热和功体系与环境之间除热之外以其它形式传递的能量.功不是状态函数(p22).体系对环境做功，W<0环境对体系做功，W>0体积功：非体积功：体积功以外的所有其它形式的功功(W)化学热力学的体系与

6、状态内能(Internalenergy)又称为热力学能(U)基本定义：内能是指体系内部所包含的各种能量之总和。它不包括体系整体运动的动能及体系在外场中的位能。内能是体系的一种性质，所以它只取决于状态，即内能是状态函数内能的绝对数量是无法测量的（即不可知的）我们只关心内能的变化量理想气体的内能只是温度的函数热力学能(U)体系内所有微观粒子的全部能量之和，U是状态函数，热力学能变化只与始态、终态有关，与变化途径无关。至今尚无法直接测定，只能测定到U。分子平动能分子旋转键的振动分子间吸引作用内能化学键电子＋系统得

7、到能量－系统失去能量热力学第一定律能量守恒定律(thelawofconservationofenergy)U=Q+W热力学第一定律的表达式Q得+Q失=0任何形式的能都不能凭空产生也不能凭空消失，宇宙（环境+体系）的能量是恒定的。热力学第一定律一些特殊情况的讨论一个物体既不作功，也不与外界发生热交换，则内能变化为零.如果一个物体与外界不发生热交换，外界对其作功，则Q=0;∆U=W若物体只与外界发生热交换，而不作功，设从外界吸收Q，即W=0,∆U=Q一般情况下:∆U=Q+W不是状态函数的W,Q的差值是一个状态函

8、数U,是热力学第一定律的特点.热化学1.反应热化学反应的热效应：体系发生化学变化后，使生成物与反应物的温度相同时（等温过程），体系吸收或放出的能量。又称反应热。反映了化学反应中化学键的变化。热力学第一定律可写为：DU=U产物－U反应物=Q＋W化学反应的热效应QV＝U等容反应热反应过程体积不变，不做体积功（即只做非体积功）We=－p外∙DVDV=0反应过程压力不变，且等于外压,不做非体积功（即只做体