无机化学(上6).ppt

第六章 化学热力学初步 §6-1 热力学第一定律 一、基本概念 1. 体系和环境 敞开体系 封闭体系 孤立体系 2. 状态和状态函数 3. 过程和途径 例： A1 0.5×105Pa A2 4×10-3m3 1.0×105Pa A途径 2×105Pa 2×10-3m3 1×10-3m3 4×105Pa B1 0.5×10-3m3 B2 B途径 4. 体积功和P－V图 W＝F.?l (1) F=PS (2) ?l= (3) (2)(3)式代入（1）得： W＝P?V 5. 热力学能U 二、热力学第一定律 1. 热力学第一定律的内容 ?U＝Q－W Q：吸热为“+”，放热为“-” W：体系对环境做功为“+”，环境对体系做功为“-” 例：某过程中，体系从环境吸收热量100J对环境做体积功20J，求过程中体系热力学能的改变量及环境热力学能的改变量。 解：?U＝Q－W＝100-20＝80（J） 若将环境当作体系来考虑，则有Q’＝-100J，W’＝-20J，故 ?U’＝Q’－W’＝-100－（－20）＝-80（J） 2. 功和热 例：理想气体恒温膨胀过程中，?U＝0，Q＝W。途径不同，则Q、W不同。 (a) 16×105Pa P外=1.0×105 Pa 1.0×105 Pa 1.0×10-3 m3 16×10-3 m3 (b) 16×105Pa P外=2.0×105 Pa 2.0×105 Pa P外=1.0×105 Pa 1.0×105 Pa 1.0×10-3 m3 8×10-3 m3 16×10-3 m3 (c) 16×105Pa P外=4.0×105 Pa 4.0×105 Pa P外=2.0×105 Pa 2.0×105 Pa P外=1.0×105 Pa 1.0×105 Pa 1.0×10-3 m3 4×10-3 m3 8×10-3 m3 16×10-3 m3 三、可逆途径 §6-2 热化学 一、化学反应的热效应（一般称为反应热） 在研究无非体积功的体系和反应中，化学反应的热效应可定义为：当生成物与反应物的温度相同时，化学反应过程中吸收或放出的热量。 化学反应过程中：?U＝U产物－U反应物＝Q－W 1. 恒容反应热 Qv ?U＝Qv－W ∵ W＝P?V＝P.0＝0 ∴ ?U＝Qv ∴ 当Qv0 反应为吸热反应，Qv0 反应为放热反应 Qv的数值可通过弹式量热计来测量。 Qv=?T(C1+C2) ，式中C1、C2分别为水和装置的热容 2. 恒压反应热Qp ?U＝Qp－W＝Qp－P?V Qp＝?U＋P?V 恒压过程中，P1＝P2＝P ∴ Qp＝U2－U1＋P2V2－P1V1 ＝（U2＋P2V2）－（U1＋P1V1） 令 H＝U＋PV （H称为热焓，简称焓，其为状态函数） 得： Qp=?H 由于理想气体的热力学能U只能是温度的函数，因此H也只是温度的函数，温度不变，?H＝0。 Qp可用保温杯式量热计测量 3. Qp与Qv的关系 a. 反应进度（ξ）的概念 设有化学反应：υA A＋υB B→υG G＋υH H