第二章 熱化學(xué)

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1、第二章熱化學(xué)§2.1熱力學(xué)基礎(chǔ)知識§2.2化學(xué)反應(yīng)過程中的熱效應(yīng)§2.3化學(xué)熱力學(xué)定律§2.4化學(xué)反應(yīng)的方向基本概念化學(xué)反應(yīng)：1．化學(xué)反應(yīng)的方向、限度2．能量變化3．反應(yīng)速率4．反應(yīng)機理5．反應(yīng)的控制化學(xué)熱力學(xué)：應(yīng)用熱力學(xué)的基本原理研究化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)變化過程的能量變化問題熱力學(xué)：主要解決化學(xué)反應(yīng)中的三個問題：①化學(xué)反應(yīng)中能量是如何轉(zhuǎn)化；②化學(xué)反應(yīng)的方向性；③反應(yīng)進(jìn)行的程度。動力學(xué)：機理、反應(yīng)的現(xiàn)實性和方向性例：熱傳遞：高溫→低溫；氣體擴(kuò)散：壓力大→壓力小；溶液：濃度大→濃度小熱力學(xué)系統(tǒng)和狀態(tài)函數(shù)①術(shù)語：*系統(tǒng)、環(huán)境和過程*狀

2、態(tài)變化和狀態(tài)函數(shù)*熱和功*內(nèi)能②　熱力學(xué)第一定律*能量守恒定律*化學(xué)反應(yīng)的焓變和反應(yīng)熱③　熱力學(xué)第二定律*熵*Gibbs自由能學(xué)習(xí)要求化學(xué)反應(yīng)的方向、限度、速率①術(shù)語：*自發(fā)過程*自由能*活化能②Gibbs方程ΔG=ΔH-TΔS③反應(yīng)速率理論④化學(xué)平衡一、系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)：作為研究對象的一部分物體，包含一定種類和一定數(shù)量的物質(zhì)第一節(jié)熱力學(xué)基礎(chǔ)知識敞開系統(tǒng)封閉系統(tǒng)隔離系統(tǒng)(孤立）系統(tǒng)敞開系統(tǒng):與環(huán)境有物質(zhì)交換也有能量交換封閉系統(tǒng):與環(huán)境有物質(zhì)交換無能量交換隔離系統(tǒng):與環(huán)境無物質(zhì)、能量交換環(huán)境:系統(tǒng)外與其密切相關(guān)的部分或除系統(tǒng)以外

3、的與系統(tǒng)密切相關(guān)的部分稱為環(huán)境二、狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)1、狀態(tài):一定條件下系統(tǒng)性質(zhì)的總和2、狀態(tài)函數(shù):與系統(tǒng)相聯(lián)系的、描述系統(tǒng)性質(zhì)的物理量。(p,V,T)體系處在一定狀態(tài)。確定體系狀態(tài)的宏觀性質(zhì)叫體系的狀態(tài)函數(shù)。特點:(1)狀態(tài)一定,狀態(tài)函數(shù)一定。(2)狀態(tài)變化,狀態(tài)函數(shù)也隨之而變,且狀態(tài)函數(shù)的變化值只與始態(tài)、終態(tài)有關(guān),而與變化途徑無關(guān)。⑶各狀態(tài)函數(shù)之間是相互聯(lián)系的。pV=nRTp、V、T確定了，n也就確定了狀態(tài)變化的經(jīng)過稱為過程(恒溫、恒壓、恒容、絕熱過程）完成過程的具體步驟稱為途徑狀態(tài)1→狀態(tài)2：途徑不同，狀態(tài)函數(shù)改變量相同；

4、狀態(tài)一定時，狀態(tài)函數(shù)有一個相應(yīng)的確定值。始終態(tài)一定時，狀態(tài)函數(shù)的改變量就只有一個唯一數(shù)值。等壓過程：壓力恒定不變ΔP=0；等容過程：ΔV=0；等溫過程：ΔT=0三、過程與途徑P1=101.3kPaT1=373KV1=2m3P1=202.6kPaT1=373KV1=1m3P3=303.9kPaT3=473KV3=0.845m3（II）加壓、升溫減壓、降溫始態(tài)終態(tài)理想氣體兩種不同變化過程（I）加壓298K，101.3kPa298K，506.5kPa恒溫過程途徑(II)375K，101.3kPa恒壓過程途徑(I)375K，506.

5、5kPa恒溫過程恒壓過程實際過程實際過程與完成過程的不同途徑4、可逆過程:系統(tǒng)從終態(tài)到始態(tài)時,消除了對環(huán)境產(chǎn)生的一切影響;可逆過程是理想化過程,無限接近熱力學(xué)平衡態(tài)。5、廣（容量）性質(zhì)：與體系中物質(zhì)的量成正比的物理量(體積、質(zhì)量等)，∑X=∑Xi；具有加和性。i=16、強度性質(zhì)：數(shù)值上不隨體系中物質(zhì)總量的變化而變化的物理量（溫度、密度、熱容、壓力）。系統(tǒng)與環(huán)境之間由于存在溫差而傳遞的能量。熱不是狀態(tài)函數(shù)。系統(tǒng)從環(huán)境吸熱:Q>0;系統(tǒng)向環(huán)境放熱:Q<01.熱(Q)四、熱和功2.功(W)系統(tǒng)與環(huán)境之間除熱之外以其它形式傳遞的能量

6、。系統(tǒng)對環(huán)境做功，W<0；環(huán)境對系統(tǒng)做功，W>0熱力學(xué)為研究方便，將功分為體積功和非體積功。體積功（無用功）：pexV1等壓過程中外壓與系統(tǒng)壓強相等時，pe=p。非體積功(有用功）不是狀態(tài)函數(shù)，因為其為過程量。除體積功以外的其它形式的功，如電功、機械功、表面功等功和熱：不是系統(tǒng)自身性質(zhì)內(nèi)能(Internalenergy,U)體系內(nèi)部含有的總能量分子的平動能分子間的勢能分子內(nèi)部的轉(zhuǎn)動能和振動能電子運動能核能內(nèi)能改變的方式內(nèi)能將發(fā)生改變五、熱力學(xué)第一定律自然界的一切物質(zhì)都具有能量，能量有各種不同形式，能夠從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形

7、式，在轉(zhuǎn)化過程中能量的總和不變。能量守恒定律例體系對環(huán)境作功W=15kJ體系狀態(tài)1U1狀態(tài)2U2體系從環(huán)境吸熱Q=10kJΔU體=U2-U1=Q+W=10+(-15)=-5kJΔU環(huán)=U2-U1=Q+W=(-10)+15=5kJ體系和環(huán)境總能量守恒對于封閉系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律為：得功W熱力學(xué)定律的實質(zhì)是能量守恒與轉(zhuǎn)化定律。熱力學(xué)第一定律六、過程的熱1.定容熱恒容過程：在封閉體系中，系統(tǒng)發(fā)生的一個過程，該過程在變化中保持體積恒定的過程。恒容過程的熱稱：定容熱當(dāng)體系只作無用功時：?V=0，W=0熱力學(xué)第一定律的特殊形式QV也為定容

8、反應(yīng)熱。2.定壓熱恒壓過程：在封閉體系中，系統(tǒng)發(fā)生的一個過程，該過程在變化中外壓保持恒定的過程。恒壓過程的熱稱：定壓熱在定壓過程中：2.定壓熱在定壓過程中：定義：新狀態(tài)函數(shù)：焓熱力學(xué)第一定律的特殊形式Qp也為定壓反應(yīng)熱。ΔH的物理意義：在封閉體系中，在等壓及不做其它功的條件下，過程吸收或放