化学热力学基础 物化与胶化ppt课件.ppt

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1、物理化学多媒体教学课件第一章化学热力学基础Chapter1FoundationofChemicalThermodynamics2021/8/30第一章化学热力学基础1.1热力学的能量守恒原理1.2可逆过程与最大功1.3热与过程1.4理想气体的热力学1.5化学反应热效应2021/8/30第一章化学热力学基础1.6自发过程的特点与热力学第二定律1.7熵增加原理与化学反应方向1.8化学反应的熵变1.9熵的统计意义2021/8/301.1热力学的能量守恒原理基本概念热力学第一定律2021/8/301.基本概念体系与环境划分出来

2、作为研究对象的部分—体系（system）体系之外而又与之有关的部分—环境（surroundings）讨论：（1）体系的确定以解决问题的方便为前提。（2）对同一问题，选择体系不同，所得结论亦不相同。2021/8/301.基本概念体系与环境体系交换物质交换能量环境H2O(g)H2O(l)电炉丝体系物质交换能量交换体系类型H2O(l)有有敞开体系opensystemH2O(l)+H2O(g)封闭体系closedsystemH2O(l)+H2O(g)+电炉丝+电源等无有无无孤立体系isolatedsystem2021/8/30

3、1.基本概念体系的性质用于确定体系状态的各种宏观物理量—体系的性质如V、T，p等。（1）广度性质（extensiveproperties）：其数值与体系中物质的量成正比，这种性质有加和性，在数学上是一次齐函数。如V等;（2）强度性质（intensiveproperties）：其数值取决于体系自身的特点，与体系中物质的数量无关，不具有加和性，如T、p等。它在数学上是零次齐函数。指定了物质量的广度性质即成为强度性质，如摩尔体积2021/8/301.基本概念状态与状态函数状态（state）：是指体系处于热力学平衡态，是体系所

4、有宏观性质的综合表现。当体系的状态确定后，各宏观性质具有确定的值。体系的各种宏观性质称为状态函数（statefurction）。2021/8/301.基本概念状态与状态函数讨论：状态函数的特性？(1)状态一定时,所有状态函数均具有确定的数值;（2）体系状态变化时（变化前的状态—始态；变化后的状态—终态），状态函数的改变值只取决于变化的始终态，与变化的途径无关；（3）体系的状态函数在数学上为连续函数，其微小变化可写成全微分，并可积分。（4）对纯物质单相密闭系统，只需两个状态性质（如T，p）就可确定其状态。2021/8/3

5、01.基本概念过程与途径体系状态发生的变化—过程(process)变化的具体步骤—途径(path)常见的热力学过程有以下三类：（1）简单状态变化过程：无相变，无化学变化，简单p、V、T变化（2）相变过程：体系物态发生变化（3）化学变化过程:化学反应2021/8/30过程与途径根据过程中物理量的变化情况，又可分为以下过程：①定温过程：T1=T2=Te②定压过程：p1=p2=pe③定容过程：V1=V2④绝热过程：Q=0⑤循环过程：始态与终态相同1.基本概念2021/8/301.基本概念热和功热和功是热力学过程中的能量交换形

6、式。热(heat)Q：体系与环境间因温差引起的能量交换功(work)W：除Q以外的其他形式交换的能量讨论：（1）Q和W均非状态函数，只有变化过程，方可能有Q、W，故Q和W均为过程量；过程量与状态函数不同，在数学上不能写成全微分；变化过程中，Q、W值与变化途径有关，即使变化始、终态相同，若途径不同，其Q、W值不一定相同。2021/8/301.基本概念热和功（2）Q、W既为能量交换形式，其数值自然有正、负之分。规定：体系吸热，Q取正值；体系放热，Q取负值环境对体系做功，W为正值；体系对环境做功，W为负值。2021/8/30

7、2.热力学第一定律热力学第一定律的建立19世纪:梅耶首次提出了热功转化的观点焦耳准确测定了热功当量:1cal=4.184J不供给能量而能连续不断地对外做功的机器—第一类永动机第一类永动机是不可能制成的热力学第一定律的经典描述2021/8/302.热力学第一定律热力学第一定律的数学表达式状态1状态2①Q1W1②Q2W2③Q3W3Q1≠Q2≠Q3，W1≠W2≠W3Q1＋W1=Q2＋W2=Q3＋W3△U=Q＋WdU=δQ＋δW（1-1)2021/8/302.热力学第一定律热力学第一定律的数学表达式△U=Q＋WdU=δQ＋δW

8、（1-1)讨论：(1)式(1-1)为热力学第一定律的数学表达式。利用式(1-1)可计算封闭体系变化过程中的能量转化情况。（2）U—热力学能（内能）（thermodynamicenergy)2021/8/302.热力学第一定律热力学能U讨论：热力学能的特性？（1）U为体系的状态函数(为什么?)，广度性质热力学能U：体系内部物质各种形