第一章化学热力学基础ppt课件.ppt

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1、第一章化学热力学基础热力学能U焓H熵S亥姆霍茨函数A吉布斯函数G总结提高归纳引出或定义出热力学理论基础热力学第一定律热力学第二定律热力学方法(状态函数法)热力学公式或结论生活实践生产实践科学实验经验总结1.0热力学的理论基础和方法p,V,T变化过程相变化过程化学变化等过程能量效应(功与热)过程的方向与限度解决的压力p体积V温度T可由实验测定即有关能量守恒和物质平衡的规律演绎逻辑推理热力学方法的特点是：(i)只研究物质变化过程中各宏观性质的关系，不考虑物质的微观结构；(ii)只研究物质变化过程的始态和终态，而不追究变化过程中的中间细节

2、，也不研究变化过程的速率和完成过程所需要的时间。因此，热力学方法属于宏观方法。特色：1）只知其然而不知所以然2）只知趋势而不问实现3）不涉及分子具体行为1.1热力学基本概念1.系统和环境系统:热力学研究的对象(微粒组成的宏观集合体)。系统与系统之外的周围部分存在边界。环境:与系统通过物理界面(或假想的界面)相隔开并与系统密切相关的周围部分。I热力学基本概念、热、功系统所研究的物质对象环境:与系统有关的部分,能与系统交换物质和能量有物质交换有能量交换敞开系统无物质交换有能量交换封闭系统（opensystem）（closedsystem）

3、无物质交换无能量交换隔离系统例题:系统与环境的划分1)系统:水+电热丝环境:电源+导线+容器2)系统:水环境:电源+导线+容器+电热丝具有人为性由大量微粒组成的宏观集合体所表现的集体行为，如p,V,T,U,H,S,A,G等叫热力学系统的宏观性质(热力学性质)。宏观性质分为两类：强度性质：与系统中所含物质的量无关，无加和性(如p,T等)；广度性质：与系统中所含物质的量有关，有加和性(如n,V,U,H……等)2.系统的宏观性质相的定义：系统中物理性质及化学性质均匀的部分。均相系统(单相系统)—系统中只含一个相；非均相系统(多相系统)—系统

4、中含有两个及两个以上的相。3.相系统的状态:系统所处的样子状态函数：系统的宏观性质4.系统的状态和状态函数气体V＝20ml，T＝276K，p＝101325KPa，若此时系统中的各部分T，p都均匀一致，则称系统“达到了平衡态”或称为“处于一个确定的状态”系统的状态:系统所具有的所具有的所有的物理性质的总和。宏观性质也称为系统的状态函数。状态函数是状态的单值函数状态函数的性质：pVⅠⅡ■体系的状态确定后，状态函数的值便被确定；■体系经历一过程，其状态函数的差值只取决于体系的始终两态。A（P1,V1）(P2,V2)B沿途径1：从A到B沿途径

5、2：从A到B状态函数Z的改变量X1＝X2定义：系统在一定环境条件下，经足够长的时间，其各部分可观测到的宏观性质都不随时间而变，此后将系统隔离，系统的宏观性质仍不改变，此时系统所处的状态叫热力学平衡态。热力学平衡态应同时有：(i)热平衡：系统各部分T相等；若不绝热,则T系统=T环境。(ii)力平衡：系统各部分p相等；边界不相对位移。(iii)相平衡：系统各相长时间共存,组成和数量不随时间而变。(iv)化学平衡：系统组成不随时间改变。热力学平衡态物质聚集状态气体g液体l固体s流体相凝聚相5物质的聚集状态及状态方程不同的聚集状态主要取决

6、于：(i)内因：分子间的距离吸引力：分子相距离较远时，有范德华引力排斥力：分子相距离较近时，电子云及原子核产生排斥力不同的聚集状态主要取决于：(i)外因：环境的温度温度升高，分子的热运动加剧破坏有序排列固态液态液态气态压力对气体有影响，对固体和液体影响较小理想气体理想气体是一假想的气体，实际上是不存在的。是人们在研究真实气体性质时提出的物理模型。人们将符合理想气体状态方程式的气体，称为理想气体。理想气体分子之间没有相互吸引和排斥，分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可以忽略。理想气体状态方程式×××××××××可无限压缩××××理想

7、气体微观模型：分子间无相互作用，分子本身无体积。两个忽略：分子间的作用力分子本身的体积两个条件：Ｐ不很高（与大气压相比）Ｔ不很低（与273.15K相比）理想气体状态方程式pV=nRTR----摩尔气体常量在p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0mol时,Vm=22.414L=22.414×10-3m3*R=8.314kPaLK-1mol-11atm=101.325KPa=760mmHgR=6.236×104mmHgmlmol-1K-1R=0.08206atmLmol-1K-1R的单位及数值国际单位制*R=8.3

8、14Pa.m3.mol-1.K-1通用单位制真实气体的状态方程真实气体并不严格符合理想气体状态方程，也就是说真实气体在方程pV=nRT中的R不为常数。真实气体只在温度不太低、压力不太高的情况下近似符合理想气体状态方程。用