第1章化学热力学基础ppt课件.ppt

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1、第1章化学热力学基础1.0化学热力学的理论基础和方法热力学是研究热和其他形式能量间相互转化的规律。其基础是热力学第一定律和热力学第二定律。热力学第一定律1850年左右，由英国科学家Joule(焦耳,英国人)提出，主要研究热和其他形式能量在变化过程中相互转化的守恒关系。热力学第二定律1848年和1850年分别由开尔文（英国人）和克劳修斯（德国人）建立,主要研究热和其他形式能量相互转化的方向性问题。1热力学第一定律和热力学第二定律是热力学的主要基础，是人类经验的总结；有着牢固的实验基础和严密的逻辑推理方法，是物理化学中最基本的定律。在20世纪初又建立了热力学第三定律和热力学第零定律，使热力学更加完

2、整。把热力学中的基本原理用来研究化学现象以及和化学有关的物理现象，就称为化学热力学。热力学方法研究的特点：不考虑物质的微观结构和反应进行的历程。2由于热力学有着极其牢固的实验基础，具有高度的普遍性和可靠性。所以Einstiein（爱因斯坦）曾指出：“经验热力学是具有普遍内容的惟一物理理论，我深信在基本概念适用的范围内，是绝对不会被推翻的。”化学热力学的主要研究内容是根据热力学第一定律来计算变化中的热效应，根据第二定律来解决变化的方向和限度问题，以及相平衡和化学平衡中的有关问题。第三定律是一个关于低温现象的定律，主要是阐明了规定熵的数值。有了这个定律，原则上只要利用热化学的有关数据就能解决有关化

3、学平衡的计算问题。热力学第零定律则是热平衡的互通性，并为温度建立了严格的科学定义。3热力学第零定律是二十世纪30年代由R.H.Fouler（否勒）提出的。历史上，热力学第一定律、热力学第二定律在80年前就已经被公众所接受，为了表明在逻辑上这个定律应该排在最前面，所以称之为第零定律。如果两个系统分别和处于确定状态的第三个系统达到热平衡，则这两个系统彼此也将处于热平衡。这个热平衡的规律就称为热平衡定律或热力学第零定律。当两个系统都达到平衡，这就意味着两个系统必定有一个共同的物理量性质，表述这个共同的物理性质就是“温度”。热力学第零定律的实质是指出温度这个状态函数的存在，它即给出了温度的概念，而且也

4、给出了比较温度的方法。4研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及转换过程中遵循的规律研究各种物理变化和化学变化过程中所发生的能量效应研究化学变化的方向和限度热力学的研究内容5只考虑变化前后的净结果，不考虑物质的微观结构和反应机理研究对象是大量分子的集合体，研究宏观性质，所得结论有统计意义热力学的方法热力学的方法6不知道反应的机理、速率和微观性质，只讲可能性，不讲现实性能判断变化能否发生以及进行到什么程度，但不考虑变化需要的时间局限性热力学的局限性7Ⅰ热力学基本概念、热、功1.1热力学基本概念1.1.1系统（或体系）和环境系统（System）——在科学研究时必须先确定研究对象，这种被划定的研究对

5、象称为体系，亦称为物系或系统。环境（surroundings）——与系统密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。体系可以是实际存在的，也可以是想象的。体系与环境间的界面可以是真实的界面，也可以是虚构的界面。8根据系统与环境之间的关系，把系统分为三类：（1）封闭系统（closedsystem）系统与环境之间无物质交换，但有能量交换。9（2）隔离系统（isolatedsystem）系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为孤立系统。有时把封闭系统和系统影响所及的环境一起作为孤立系统来考虑。10（3）敞开系统（opensystem）系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。111.1

6、.2系统的宏观性质1.强度性质和广度性热力学系统是大量分子、原子、离子等微观粒子组成的宏观集合体。这个集合体所表现出来的集体行为，如p、V、T、U、H、S、A、G等叫热力学系统的宏观性质（macroscopicproperties）（或简称热力学性质或热力学变量）。可分为两类：广度性质（extensiveproperties）又称为容量性质,它的数值与体系的物质的量成正比,如体积、质量、熵等。这种性质有加和性。12强度性质（intensiveproperties）它的数值取决于体系自身的特点，与体系的物质的量无关，不具有加和性，如温度、压力等。如指定了物质的量的容量性质即成为强度性质，摩尔热容

7、。两个广度量之比为强度量：如摩尔体积Vm=V/n132、可由实验直接测定的最基本的宏观性质（1）压力作用在单位面积上的力，用符合p表示，量纲dimp=M·L-1·T-2，单位为pa(帕斯卡，简称帕)，1pa=1N·m-2，是SI的导出单位，亦压强。(2)体积物质所占的空间，用符号V表示，量纲dimV=L3，单位为m3（米3）。14（3）温度温度是物质冷热程度的量度，有热力学温度和摄氏温度之分，热力