第5章热力学的术语和基本概念.ppt

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1、第5章化学热力学基础Chapter5BasicConceptionofChemicalThermodynamics本章重点内容：1热力学术语和基本概念Thermodynamicstermsandprimaryconcepts2热化学Thermochemistry3焓和焓变Enthalpyandenthalpychanges4熵和熵变Entropyandentropychanges5自由能——反应自发性的判据Freeenergy－torelateittospontaneousprocess化学热力学热力学是研究热和其他形式能量之间转化规律的科学。它不涉及到物质的微观结构，热力学的研究方法是宏观的

2、方法，是以实验事实为基础，总结研究系统状态变化过程中的功能转化和热力学过程的方向性问题。用热力学的原理和方法来研究化学过程及其伴随的能量变化就形成了化学热力学。5-2热力学的术语和基本概念1、系统(system)是被划分作为研究对象的物质。它是由大量微观粒子（分子、原子和离子组成的宏观集合体。系统具有边界，这一边界可以是实际的界面也可以是人为确定的用来划定研究对象的空间范围.2、环境(surrounding)是系统之外，与系统密切相关的物质世界。如容器壁等.3、根据系统和环境之间物质、能量传递情况的不同，将系统分为以下三种情况敞开系统(opensystem)：系统与环境之间通过边界既有物质的传

3、递，也可以热和功的形式传递能量.封闭系统(closedsystem)：系统与环境之间通过边界只有能量的传递，而没有物质的传递.孤立系统(isolatedsystem)：系统与环境之间没有任何作用。既没有物质的传递，也没有能量的交换.4、热(heat)(Q)系统与环境之间由于存在温度差而传递的能量称为热。     热力学中规定：系统吸热Q>0；系统放热Q<0。Q不是状态函数，其值与具体的变化途径有关。5、功(work)(W)系统与环境之间以除热以外的其他形式而传递的能量称为功。环境对系统做功W>0；系统对环境做功W<0。W与Q一样也不是状态函数，其值与具体的变化途径有关。     功分体积功和非

4、体积功两大类。Chemicalreactionsproduceworkandheatinthebody体积功和非体积功6、体积功：由于系统体积变化而与环境交换的功，称为体积功。例如：气缸中气体的膨胀或被压缩。7、非体积功：体积功以外的所有其他形式的功为非体积功，如电功、表面功等。8、热力学能(thermodynamicenergy)指体系内一切能量的总和.微观粒子的全部能量来自于微观粒子的运动与相互作用。这些运动与作用包括分子的平动、转动和振动，分子间的相互吸引与排斥，以及分子内原子间的相互作用，原子内核与电子的相互作用，核内基本粒子的相互作用等。当系统内部组成的物种的物质的量以及某些条件确定

5、之后，即系统的状态一定时，系统内部的能量总和（热力学能）就有确定的值。所以，热力学能（U）是状态函数，其变化量ΔU与途径无关，其绝对值不可测定。9、状态(state):一定条件下体系存在的形式10、状态函数(statefunction):描述系统性质的物理量，例如p，V，T等.具有加合性质的，如V、n叫量度性质状态函数.不具加合性质的，如P、T叫强度性质状态函数.状态函数具有鲜明的特点:(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.状态函数有特征，状态一定，值一定；殊途同归变化等，周而复始变化零。过程和途径(proce

6、ss&road)恒温过程:T1=T2=Tex恒压过程:p1=p2=pex恒容过程:V1=V2恒压过程：constantpressure恒容过程：constantvolume恒温过程：isothermalprocess可逆过程:体系从终态到始态时，消除了对环境产生的一切影响，可逆过程是理想化过程，无限接近热力学平衡态.11、体系热力学状态变化的经过叫过程。12、体系热力学状态变化的方式叫途径。13、相(phase)体系中物理性质和化学性质完全相同的任何均匀部分.相和相之间有明显的界面.相又分为均相体系(或单相体系)和非均相体系(或多相体系).14、热力学标准态气体T，p=pθ=100kPa液，固

7、体T，p，纯物质溶液c=1mol·L-1热力学中指的标准状态与讨论气体时，经常用的标准状况是不一样的.5-3化学热力学的四个重要状态函数5-3-1热力学能（内能）5-3-2焓5-3-3自由能5-3-4熵5-3-1热力学能(thermodynamicenergy)1、热力学能(U):体系内所有微观粒子的全部能量之和，旧称内能，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