第6化学热力学基础ppt课件.ppt

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1、南华大学化学化工学院《基础化学》教学课件课件制作王晓娟供临床医学、护理学、麻醉医学、医学影像学、预防医学等专业用第六章※化学热力学基础第一节基本概念第三节化学反应的方向*第二节化学反应中的能量变化*第四节化学反应的限度和化学平衡*第五节化学平衡的移动*第一节基本概念1.体系和环境体系(system):人为划定的研究对象环境(environment):体系以外的与体系相联系的物质世界。体系的类型⒈敞开体系：⒉封闭体系：与环境无物质交换但有能量交换。⒊隔离体系：与环境既无物质交换也无能量交换。与环境既有物质交换又有能量交换。敞开体

2、系散热（有能量交换）水蒸发（有物质交换）未加盖封闭体系加盖（无物质交换）散热（有能量交换）隔离体系置于绝热密闭容器中状态、状态函数状态(state)是系统各种宏观性质的综合表现宏观性质：如P、V、T、n、ρ等。性质定，状态定；性质变，状态变。状态函数（statefunction）定义：系统状态定，状态函数定；状态函数定，系统状态也定。如果状态函数中一个或几个发生改变，系统状态也会变。确定系统所处状态的宏观物理量各状态函数之间有确定的关系，某些状态函数确定了，其他的也就定了状态函数的分类⒉强度性质：数值与物质的数量无关，没有加合

3、性。例如：温度、组成等。⒈广度性质：数值与物质的数量成正比，具有加合性。例如：体积、质量、物质的量等。过程和途径体系发生变化的经过⑴等温过程:⑵等压过程；⑶等容过程：(5)循环过程：系统经一系列变化后又恢复到起始状态过程(process)⑷绝热过程：系统和环境间没有热交换的过程3.过程和途径途径(path)完成变化过程的具体路线始态(1)298K，100kPa终态(2)373K，50kPa373K，100kPa298K，50kPa等压等压等温等温途径1途径1途径2途径23.过程和途径始态(1)298K，100kPa终态(2)3

4、73K，50kPa373K，100kPa298K，50kPa等压等压等温等温途径1途径1途径2途径2△T=T2－T1=75K△p=p2－p1=－50kPa状态函数的变化值只与体系的始态和终态有关，与变化经历的途径无关热和功热(heat,Q）体系和环境间因温度差而传递的能量功(work,W)除热以外其它各种形式传递的能量Q和W都具有一定的方向性：环境做功为正（W＞0），体系做功为负（W＜0）体系吸热为正（Q＞0），体系放热为负（Q＜0）热和功的SI单位都为J功（W）的分类W＝We(体积功)+W′(非体积功)体积功：系统体积变化而

5、交换的功，如气体的膨胀或压缩。非体积功：除体积功以外所有其它形式的功，如电功、表面功等。在恒定外压下，体积功的计算公式We＝－psur·△V式中p外是环境压力，ΔV=V2－V1是体系的体积变化。当体系被压缩时（ΔV＜0）体积功为正值，即环境对体系作体积功。当体系膨胀时（ΔV＞0）体积功为负值，即体系对环境作体积功。注意能量传递是与过程联系在一起的，没有过程就没有能量传递，亦即没有热和功。热和功是传递中的能量热和功不是状态函数热和功的值与过程进行的具体方式有关，不能仅由始终态加以确定。V1气体向真空膨胀过程向真空膨胀真空V2体积

6、功We＝－p外·△V＝0热力学能(U)体系内的物质含有的一切形式的能量的总和称为体系的热力学能(thermodynamicenergy)，又称为内能(internalenergy)。热力学能是体系的一个状态函数，是广度性质。热力学能的绝对值目前尚无法求得体系从状态1变化到状态2的热力学能的变化值（ΔU=U2－U1）很容易通过系统和环境之间传递的热和功的总合求得焓(enthalpy)------H定义H=U+pVH单位J、kJ。焓H是一个状态函数.焓的绝对值尚无法求得。等压过程△H=△U+pΔV2.热力学第一定律(能量守恒与转化

7、定律)“自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，并可以从一种形式转化为另一种形式，在转化过程中，能量的总值是恒定不变的。”△U＝Q+W热力学第一定律的数学表达式根据热力学第一定律，应有注意：热力学第一定律只适用于封闭体系，不适用于敞开体系[例]在101.3kPa及100℃，1.00mol水完全汽化时吸热44.0kJ，计算1.00mol水汽化时热力学能的改变量。解：定压过程Qp=44.0kJ，汽化过程体积增大，系统向环境做体积功W=-p△V设始态水的体积为Vl，终态水蒸气的体积为Vg△V=Vg–Vl≈Vg△U=Qp+W

8、=Qp–ngRT=44.0-1.00×8.314×10-3×373=40.9kJ过程的热①等容热（QV）：体系在变化过程中保持体积恒定时的热。即△V=0，W=0△U=QV对于没有非体积功的等容过程，指定始终态的QV是定值，即QV与途径无关。过程的热②等压热（Qp）：若体系在变