无机化学热力学2012

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1、1-1热力学简介(一)什么叫“热力学”热力学是研究热和其他形式的能量互相转变所遵循的规律的一门科学。第1章化学热力学初步IntroductiontoChemicalThermodynamics(二)什么叫“化学热力学”应用热力学原理，研究化学反应过程及伴随这些过程的物理现象，就形成了“化学热力学”。Chemicalreactionsproduceworkandheatinthebody2.反应的方向或说可能性(△rGm﹤0?)指定条件下,正反应可否自发进行?(三)化学热力学解决什么问题？3.反应的限度——如果正反应可自

2、发进行,正反应能否进行到底(K大小)?;1.反应过程的能量转换——放热？吸热？（△H﹤0,放热;△H﹥0,吸热）热力学简介（续）热力学简介（续）(四）热力学方法的特点1.研究体系的宏观性质。即大量质点的平均行为,所得结论具有统计意义;不涉及个别质点的微观结构及个体行为,不依据物质结构的知识。2.不涉及时间概念。例：H2(g)+½O2(g)=½H2O(l)正反应自发2-1常用的热力学术语（一）体系和环境(systemandsurrounding)体系——即作为研究对象的物质。环境——体系之外,与体系密切相关影响(物质交

3、换和能量交换)所及的部分。体系环境（一）体系和环境（续）物质交换能量交换敞开体系有有(opensystem)封闭体系无有(closedsystem)孤立体系无无(isolatedsystem)体系分类按体系与环境的关系(有无物质交换和/或能量交换)划分（二）状态和状态函数通常用体系的宏观可测性质(V、p、T、ρ密度…)来描述体系的热力学状态。1.状态(state)——指体系宏观性质的综合表现。例如：气体的状态,可用宏观性质中p、V、T和n(物质的量)来描述。2.状态函数(statefunction)—即确定体系热力学状

4、态性质的物理量。如：p，V，T，n，ρ(密度),U(热力学能或内能),H(焓),S(熵),G(自由能)等。或说由体系的宏观性质所确定下来的体系的一种存在形式。状态函数的特征（1）状态一定，状态函数的值一定：一个体系的某个状态函数的值改变,该体系的状态就改变了。例：状态1状态2p=101.325kPap=320.5kPa（2）殊途同归变化量相等。例：始态T1298K→350KT2终态↓↑520K→410K（→过程1，→过程2）过程1和过程2：△T=T2-T1=350K–298K=52K且规定：状态函数变化量=终态值-始态

5、值（3）周而复始变化为零（循环过程△X=0）始态T1、终态T2：298K←350K↓↑520K→410K△T=T2-T1=298K–298K=0K对于任意循环过程(始态与终态相同)，任何一个状态函数的变化均为零。一个物理量，若同时具备以上3个特征,它就是“状态函数”，否则就不是状态函数。（三）广度(容量)性质和强度性质强度性质:与“物质的量”无关,不具加和性状态函数广度(容量)性质:与“物质的量”有关,具加和性例1：密度ρ277K，1molH2O（l）密度ρ=1g·cm-3277K,5molH2O（l）密度ρ=1g·c

6、m-3例2:气体体积pV=nRT(理想气体,恒定T、p)22.4dm3O2(g)+44.8dm3O2(g)→67.2dm3O2(g)V1V2VT(下标T:total)T1T2TT（四）热和功——不是状态函数热（heat）——由于温度不同而在体系和环境之间交换或传递的能量。功（work）——除“热”之外，其它形式被传递的能量。功的种类：机械功、电功、体积功、表面功热和功数值的正、负符号：体系从环境吸热：Q>0体系向环境放热：Q<0体系对环境做功：W<0环境对体系做功：W>01、恒定外压条件下的体积功(膨胀功):W=-p△

7、V注意:△V=V2-V1,在环境对体系做功(压缩)时,△V为负值。体积功的计算：2、恒容过程的体积功W=-p△V=0热和功不是体系固有属性!相(phase)1、相的定义相—在所研究的系统中物理状态、物理性质与化学性质完全均匀的部分。即质点在原子或分子水平上混合均匀的部分。2、相与态的区别(讨论气态、液态、固态的情况)所有的气体混合物只是一个相(即单相体系)；混溶的液体为一个相；不相溶的为两相或多相；固体混合物有几种物质就为几相。3、相与组分的区别(讨论水的情况)如水溶液中各溶质与水混合均匀，它是多组分的，但是单相的（五

8、）热力学能(thermodynamicenergy)U热力学能:热力学能以前称为内能(internalenergy),它是指体系内部能量的总和,包括分子运动的平动能、分子内的转动能、振动能、电子能、核能以及各种粒子之间的相互作用位能等。热力学能是状态函数，属广度性质。热力学能是物质的一种属性，由物质所处的状态决定。U的绝对值不可测