第5章熱力學(xué)的術(shù)語和基本概念.ppt

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1、第5章化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)Chapter5BasicConceptionofChemicalThermodynamics本章重點(diǎn)內(nèi)容：1熱力學(xué)術(shù)語和基本概念Thermodynamicstermsandprimaryconcepts2熱化學(xué)Thermochemistry3焓和焓變Enthalpyandenthalpychanges4熵和熵變Entropyandentropychanges5自由能——反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)Freeenergy－torelateittospontaneousprocess化學(xué)熱力學(xué)熱力學(xué)是研究熱和其他形式能量之間轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)。它不涉及到物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，熱力學(xué)的研究方法是宏觀的

2、方法，是以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，總結(jié)研究系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中的功能轉(zhuǎn)化和熱力學(xué)過程的方向性問題。用熱力學(xué)的原理和方法來研究化學(xué)過程及其伴隨的能量變化就形成了化學(xué)熱力學(xué)。5-2熱力學(xué)的術(shù)語和基本概念1、系統(tǒng)(system)是被劃分作為研究對(duì)象的物質(zhì)。它是由大量微觀粒子（分子、原子和離子組成的宏觀集合體。系統(tǒng)具有邊界，這一邊界可以是實(shí)際的界面也可以是人為確定的用來劃定研究對(duì)象的空間范圍.2、環(huán)境(surrounding)是系統(tǒng)之外，與系統(tǒng)密切相關(guān)的物質(zhì)世界。如容器壁等.3、根據(jù)系統(tǒng)和環(huán)境之間物質(zhì)、能量傳遞情況的不同，將系統(tǒng)分為以下三種情況敞開系統(tǒng)(opensystem)：系統(tǒng)與環(huán)境之間通過邊界既有物質(zhì)的傳

3、遞，也可以熱和功的形式傳遞能量.封閉系統(tǒng)(closedsystem)：系統(tǒng)與環(huán)境之間通過邊界只有能量的傳遞，而沒有物質(zhì)的傳遞.孤立系統(tǒng)(isolatedsystem)：系統(tǒng)與環(huán)境之間沒有任何作用。既沒有物質(zhì)的傳遞，也沒有能量的交換.4、熱(heat)(Q)系統(tǒng)與環(huán)境之間由于存在溫度差而傳遞的能量稱為熱。?????熱力學(xué)中規(guī)定：系統(tǒng)吸熱Q>0；系統(tǒng)放熱Q<0。Q不是狀態(tài)函數(shù)，其值與具體的變化途徑有關(guān)。5、功(work)(W)系統(tǒng)與環(huán)境之間以除熱以外的其他形式而傳遞的能量稱為功。環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功W>0；系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功W<0。W與Q一樣也不是狀態(tài)函數(shù)，其值與具體的變化途徑有關(guān)。?????功分體積功和非

4、體積功兩大類。Chemicalreactionsproduceworkandheatinthebody體積功和非體積功6、體積功：由于系統(tǒng)體積變化而與環(huán)境交換的功，稱為體積功。例如：氣缸中氣體的膨脹或被壓縮。7、非體積功：體積功以外的所有其他形式的功為非體積功，如電功、表面功等。8、熱力學(xué)能(thermodynamicenergy)指體系內(nèi)一切能量的總和.微觀粒子的全部能量來自于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)與相互作用。這些運(yùn)動(dòng)與作用包括分子的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)，分子間的相互吸引與排斥，以及分子內(nèi)原子間的相互作用，原子內(nèi)核與電子的相互作用，核內(nèi)基本粒子的相互作用等。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部組成的物種的物質(zhì)的量以及某些條件確定

5、之后，即系統(tǒng)的狀態(tài)一定時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部的能量總和（熱力學(xué)能）就有確定的值。所以，熱力學(xué)能（U）是狀態(tài)函數(shù)，其變化量ΔU與途徑無關(guān)，其絕對(duì)值不可測(cè)定。9、狀態(tài)(state):一定條件下體系存在的形式10、狀態(tài)函數(shù)(statefunction):描述系統(tǒng)性質(zhì)的物理量，例如p，V，T等.具有加合性質(zhì)的，如V、n叫量度性質(zhì)狀態(tài)函數(shù).不具加合性質(zhì)的，如P、T叫強(qiáng)度性質(zhì)狀態(tài)函數(shù).狀態(tài)函數(shù)具有鮮明的特點(diǎn):(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).狀態(tài)函數(shù)有特征，狀態(tài)一定，值一定；殊途同歸變化等，周而復(fù)始變化零。過程和途徑(proce

6、ss&road)恒溫過程:T1=T2=Tex恒壓過程:p1=p2=pex恒容過程:V1=V2恒壓過程：constantpressure恒容過程：constantvolume恒溫過程：isothermalprocess可逆過程:體系從終態(tài)到始態(tài)時(shí)，消除了對(duì)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).11、體系熱力學(xué)狀態(tài)變化的經(jīng)過叫過程。12、體系熱力學(xué)狀態(tài)變化的方式叫途徑。13、相(phase)體系中物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全相同的任何均勻部分.相和相之間有明顯的界面.相又分為均相體系(或單相體系)和非均相體系(或多相體系).14、熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氣體T，p=pθ=100kPa液，固

7、體T，p，純物質(zhì)溶液c=1mol·L-1熱力學(xué)中指的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與討論氣體時(shí)，經(jīng)常用的標(biāo)準(zhǔn)狀況是不一樣的.5-3化學(xué)熱力學(xué)的四個(gè)重要狀態(tài)函數(shù)5-3-1熱力學(xué)能（內(nèi)能）5-3-2焓5-3-3自由能5-3-4熵5-3-1熱力學(xué)能(thermodynamicenergy)1、熱力學(xué)能(U):體系內(nèi)所有微觀粒子的全部能量之和，舊稱內(nèi)能，U是狀態(tài)函數(shù)，熱力學(xué)能變化只與始態(tài)、終態(tài)有關(guān)，與變化途徑無關(guān).至今尚無法直