基础化学(李保山)D4z热力学

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1、第四章化学热力学基础§1热力学术语和基本概念§2热力学第一定律§3热力学第二定律§4吉布斯自由能本章作业：p87-89：1,3,5,6,8,9,13一是物质方面。人们研究化学反应的目的，有两个方面。二是能量方面。从物质方面考虑目的是制取氨。如进行反应N2+3H22NH3目的是消除单质汞，而绝不是制备HgS。用硫粉处理洒落的汞S+HgHgS从能量方面考虑目的是获得能量，不是制取CO2，更不是为了将煤炭处理掉。大量的煤炭燃烧C+O2CO2蓄电池充电的化学反应，是为了储存能量。化学热力学，就是从化学反应的能量出发，去研究化学反应的方向和

2、进行程度的一门科学。1.1系统和环境1.2状态和状态函数1.3过程和途径1.4热　功　可逆过程1.5热力学能§1热力学术语和基本概念1.1系统和环境系统(体系)：被研究对象环境:系统外与其密切相关的部分敞开系统:与环境有物质交换也有能量交换封闭系统:与环境无物质交换有能量交换隔离系统:与环境无物质、能量交换敞开系统封闭系统隔离系统状态由一系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，称为状态函数。例如某理想气体体系n=2mol，p=1.013105Pa，V=44.8dm3，

3、T=273K这就是一种状态。是由n、p、V、T所确定下来的体系的一种存在形式。因而n、p、V、T都是体系的状态函数。1.2状态和状态函数状态函数的特点:(1)状态一定,状态函数一定。(2)状态变化,状态函数也随之而变,且状态函数的变化值只与始态、终态有关，而与变化途径无关。始态和终态体系变化前的状态称为始态，变化后的状态称为终态。状态变化的始态和终态一经确定，则状态函数的改变量是一定的。例如，温度的改变量用T表示，则T=T终－T始同样理解n、p、V等的意义。1.3过程和途径过程体系的状态发生变化，从始态到终态，则称体系经

4、历了一个热力学过程，简称过程。途径完成一个热力学过程，可以采取多种不同的方式。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。若体系在恒温条件下发生了状态变化，我们说体系的变化为“恒温过程”；同样理解“恒压过程”，“恒容过程”。若体系变化时和环境之间无热量交换，则称之为“绝热过程”。途径I0.5105Pa4dm3该过程可以经由许多不同的途径来完成。2105Pa1dm31105Pa2dm3途径II4105Pa0.5dm3状态函数的改变量，取决于始态和终态，不管途径如何不同。如上述过程的两种途径

5、中，状态函数的改变量一致。下面给出其中两种途径：始态终态p=p终－p始V=V终－V始=2105－1105=1－2=1105(Pa)=－1（dm3）途径I0.5105Pa4dm32105Pa1dm31105Pa2dm3途径II4105Pa0.5dm3某些状态函数，如V，n等所表示的体系的性质有加和性。例如5dm3气体，V=5dm3，它等于体系各部分的体积之和。这些性质称为体系的量度性质，也称为广度性质或容量性质。T，p，等性质，无加和性，称为强度性质。系统与环境之间由于存在温差而传递的能量。热不是状态函数。规定系

6、统吸热:Q>0系统放热:Q<01.热(Q)1.4热和功　可逆过程如：Q=30J，表示体系吸热30J，Q=－40J，表示体系放热40J。体系吸热为正，放热为负。2.体积功在一截面积为S的圆柱形筒内体系经历一热力学过程。在热力学过程中，体系对抗外压改变体积，产生体积功。截面积S假设在恒外力F作用下，活塞从I位移动到II位，移动距离为l。IIFlI按照传统的功的定义，环境对体系的功W=F•l截面积SIIFlIW=F•l=•l•SFS是外压p；FS截面积SIIFlIl•S是体积，这个体积等于过程的V。－截面积SIIFl

7、I这种功称为体积功，以W体表示。所以环境所做的功W=－pVW=F•l=•l•SFS截面积SIIFlI若体积变化V=0，则W体=0W体=－pV即W=W体我们研究的过程与途径，若不加以特别说明，可以认为只有体积功。系统对环境做功，W<0环境对系统做功，W>0体积功：W=-P外ΔVW是指体系对环境所做的功，W=20J表示环境对体系做功20J，W=－10J表示体系对环境做功10J。功不是状态函数可逆过程:可逆过程是理想化过程,无限接近热力学平衡态。例题:一定量的理想气体由状态1(p1=6kPa,V1=2dm3T1=298K)经

8、过三种方式完成等温膨胀做功,到达状态2(p2=1kPa,V2=12dm3,T2=298K).求三种情况下系统所作的功.功和热与状态函数不同，只指出过程的始终态，而不指出具体途径时，是不能计算功和热的。1.5热力学能(内能)热力学能是体系内部所有能量