无机化学化学热力学基础ppt课件.ppt

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1、第一章化学热力学基础1—1　　基本概念和术语1—2　　热力学第一定律1—3　　热化学1—4化学反应的方向1引言(1)反应是否能自发进行（反应的方向）？通过理论计算来解决问题而不是靠实验。(2)如果反应能自发进行，它可以进行到何种程度（反应的限度）？整个反应过程中的能量变化是多少？(3)反应的速率大小（反应是否有实际意义）？(4)了解物质的结构和性能之间的关系。21—1　　基本概念和术语1-1-1系统和环境系统──人们所选取的研究对象。环境──系统以外的但又与系统密切相关的物质的全部如：溶液中的化学反应。溶液是系统；而与溶液有关联的其它部分（如烧杯、搅棒、溶液上方的空气等）是环境。3

2、按系统和环境之间物质和能量的交换情况的不同，可将系统分为：敞开系统──系统与环境之间既有物质交换,又有能量交换封闭系统──系统与环境之间没有物质交换,只有能量交换孤立系统──系统与环境之间没有物质和能量交换41-1-2状态和状态函数状态──指用来描述该系统的温度、压力、体积、质量、组成等物理和化学性质的物理量的总和。即：状态是系统的一切客观性质的总和。状态函数──能确定系统状态性质的物理量，只与系统所处的状态有关。5注意：1、状态函数的变化值只与系统变化的始终状态有关，而与变化途径无关。ΔT=T2-T1IIIIII始态25℃终态50℃0℃100℃=50-25=25℃62、同一系统的

3、状态函数之间是相互关联和相互制约的，如确定了其中的几个，其它的也就随之确定了。如气体状态方程式：PV=nRT71-1-3过程与途径我们把状态发生变化的经过称为过程。完成这个过程的具体步骤称为途径。又分为：恒温过程：过程中体系的温度保持不变。恒压过程：过程中体系的压力保持不变。恒容过程：过程中体系的容积保持不变。绝热过程：过程中体系与环境热交换为零。81-1-4　热和功热量──系统和环境之间存在温差时所发生的能量交换。如：反应热、溶解热等功──系统和环境之间除热之外的其它能量交换。如：体积功，非体积功（电功、表面功等）体积功(膨胀功):在热力学中,将气体体积发生变化时(膨胀或压缩)反

4、抗外力作用而与环境交换的功称为“体积功”.w=-P外×△V9规定：1、系统吸热q＞0，系统放热q＜0。2、系统对环境做功Ｗ＜0，环境对系统做功Ｗ＞0。3、热和功不是状态函数，因此其数值大小与变化途径有关4、热和功的单位：J或kJ热和功都是能量的传递形式。热量用q表示，功用w表示。101-1-5热力学能１、热力学能──系统中一切形式能量的总和，用Ｕ表示。２、热力学能是状态函数，其变化值与变化途径无关。３、热力学能的绝对值无法知道，但只要知道热力学能的变化值（DU）就可以了。4、热力学能的单位：J或kJ111-2热力学第一定律──能量守恒定律在任何过程中，能量不能消灭也不能创生，只能

5、从一种形式转化成另一种形式，从一个物体传给另一个物体。12如：在一封闭系统中始态过程中终态U1与环境交换热和功U2q+W上式说明：系统从始态到终态的变化过程，其热力学能的改变（△U）等于系统吸收的热量和得到的功。根据能量守恒定律：U2=U1+（q+W）或：△U=U2-U1=q+W13例1：计算下列情况下系统热力学能的变化：（1）系统吸收280J热，并对环境作了460J功；（2）系统放出20kJ的热，并对环境作了150J功。解：（1）△U＝q+w＝280－460＝－180J（2）△U＝q+w＝－20－0.15＝－20.15kJ14例2：373K，1mol水汽化成同温下，101.3kp

6、a水蒸汽，当外压为101.3kpa时，每蒸发1克水需吸热2259J，1克水的体积为1.043ml,蒸发后体积为1677ml,求此过程的q、w、△U。解：q=2259×M(H2O)=2259×18.02=40701J=40.7kJw=-P外×△V=-1.013×105pa×(1677-1.0)×18.02×10-6m-3=-3138J=-3.14kJ△U=q+w=40.7-3.1=37.6kJ151-3　　热化学讨论和计算化学反应热量变化问题的学科，称为热化学。在恒压或恒容条件下而且不做其它功的条件下，当一个化学反应发生后若使反应的温度回到反应物的起始温度，这时系统放出或吸收的热量称

7、为反应热。(通过实验测得的。)161-3-1恒压或恒容条件下的化学反应热1.恒容条件下的化学反应热若系统变化是恒容过程(体积不变)，即没有体积功则W=0，U=QvQv为恒容过程的热量，此式表示在不做体积功的条件下体系统在恒容过程中所吸收的热量全部用来增加系统的热力学能。172.恒压条件下的化学反应热如果系统变化是恒压过程即p为定值，V由V1变成V2，Qp表示恒压过程的热量(V2>V1时是系统对环境做功W为负)。U=Qp+W=Qp-p(V2-V1)U2-U1=Qp-