大学基础化学课件之化学热力学

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1、第6章化学热力学6.1热力学常用的一些基本概念6.2热力学第一定律6.3化学反应的热效应6.4自发变化和熵6.5Gibbs能与化学反应的方向6.1热力学常用的基本概念1状态和状态函数23体系与环境过程和途径体系：作为研究对象的一定量物质和一部分空间叫做体系（system）。环境：在体系外，而与体系有关的其余部分叫做环境（surroundings）。体系与环境按照体系与环境之间进行物质和能量交换的不同情况，可以把体系分为三类：敞开体系（opensystem）：体系与环境之间既有能量交换，又有物质交换。封闭体系（closedsystem）：体系与环境之间可有能

2、量交换，但无物质交换。孤立体系（isolatedsystem）：体系与环境之间既无物质交换，也无能量交换。一、状态（state）定义：体系的物理性质和化学性质的综合表现。即由一系列表征体系性质的物理量（如压力、温度、体积等）所确定下来的体系的存在形式称为体系的状态。二、状态函数（statefunction）⑴定义：用于描述体系的热力学状态的宏观物理量称为状态函数，又叫状态性质，一个状态函数就是体系的一种性质。状态和状态函数⑵状态函数的性质：状态一定，状态函数一定体系的所有状态函数之间是相互联系的任何状态函数的变化值，只与体系的起始状态和最终状态有关，而与变

3、化的过程和途径无关。始态终态（Ⅰ）（Ⅱ）容量性质（extensiveproperty）：又称为广度性质，这种性质与体系中物质的量成正比，具有加和性。例如：体积、质量等∑X=∑Xi；i=1强度性质（intensiveproperty）：这种性质取决于体系自身的特性，和体系中物质的数量无关，没有加和性。例如：温度、密度、热容、压力⑶状态函数的分类注：一般来讲，两个容量性质相除，所得为强度性质过程（process）：体系状态所发生的一切变化途径（path）：状态变化所经历的具体步骤和方式298K，101.3kPa298K，506.5kPa375K，101.3kP

4、a375K，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)实际过程过程和途径根据过程发生的条件不同，可分以下几类：（1）等温过程：系统的始态温度与终态温度相同，并且过程中始终保持这个温度的过程称为等温过程。人体具有温度调节系统，从而保持一定的体温，因此在体内发生的生化反应可以认为是等温过程。（2）等压过程：系统始态的压力与终态的压力相同，并且过程中始终保持这个压力的过程称为等压过程。（3）等容过程：系统的体积不发生变化的过程称为等容过程。（4）循环过程：如果系统由某一状态出发，经过一系列变化又回到原来的状态，这种过程就

5、称为循环过程。6.2热力学第一定律1热和功23内能热力学第一定律(1)定义：内能也称热力学能，是热力学体系内部所具有的能量，包括体系中分子、原子或离子等质点的动能，各质点相互吸引或排斥而产生的势能，以及各质点内部电子的能量、核能等。用符号U表示，单位kJ或J。内能（internalenergy）(2)性质：内能是状态函数，内能的变化只与体系的始态和终态有关，而与过程的具体途径无关，且为容量性质，具有加和性。内能的绝对值目前无法确定，但它的变化值（△U=U2-U1）可以通过体系与环境能量传递的功和热的数值来求出。热和功（热力学中能量传递的形式）热（heat）

6、定义：由于温度差而引起的体系和环境之间进行的能量传递形式符号：用符号Q表示规定：系统吸热，Q>0系统放热，Q<0③热与过程有关，为过程变量，不是状态函数④热的本质：体系内部粒子无序运动的反映功（work）定义：除热以外，在体系和环境之间的其他能量传递形式②符号：用符号W表示规定：体系对环境做功，W>0环境对体系做功，W<0③功与过程有关，为过程变量，不是状态函数④功的微观本质：体系以有序方式传递的能量⑤分类体积功(expansionwork)：又叫膨胀功，因体系体积变化而引起的体系和环境之间交换功，即体系反抗外压力体积膨胀或压缩过程中所作的功。非体积功：又

7、叫非膨胀功，除体积功以外的所有其他功，如电功、机械工等；热力学中又称其为有用功。2、自由膨胀P外=0W=0P外V1体积功的计算：1、恒外压时的体积功：3、等容过程ΔV=0W=0热和功不是状态函数热力学第一定律及其数学表达式热力学第一定律的实质是能量守恒与转化定律。U1U2QWU2-U1=Q－W对于封闭系统热力学第一定律数学表达式为：例题: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：△U=Q-W=50-30=20kJ体系热力学能净增为20kJ；问题：ΔU环境=？6.3化学反应的热效应1化学反应进度2

8、3等容、等压反应热与焓变4标准状态5热化学方程式盖斯定律6标准摩尔