2010级大学化学 化学热力学基础(I).pdf

第四章 化学热力学基础 Fundamentals of Chemical Thermodynamics 什么是化学热力学？ 高炉炼铁： Fe O (s)+3CO(g)=2Fe(l)+CO (g) 2 3 2 存在问题：出口气体中含有22 ％～28 ％CO 过去观点：CO与铁矿石接触时间不够。 解决办法：加高炉身、升高炉温。 结果：出口气体中CO含量并未明显减少。 热力学计算表明，此反应不能进行到底。 合成氨的反应： N2 (g)+ 3H2 (g) = NH3 (g) 存在问题：目前的反应条件为高温、高压。 根据热力学计算，该反应可以在常温、常压 下进行。 解决办法：研究有效的催化剂及最佳反应途径。 ？ ？ C (石墨) →C (金刚石) 热力学：研究宏观体系的热与其他形式 研究 能量相互转换所遵循规律的学科。 物理热力学 物理热力学 经典热力学 经典热力学 工程热力学 工程热力学 热力学 热力学 化学热力学 化学热力学 统计热力学 统计热力学 化学热力学的研究内容： 以热力学第一定律为基础，研究化学变化 中的能量转换问题，计算化学变化中的热 效应——热化学。 以热力学第二定律为基础，研究一定条件下 化学反应进行的方向和限度。 化学热力学的研究对象： 由大量的微观粒子组成的宏观系统， 其结果只具有统计意义。 化学热力学的研究方法： 以热力学三大定律为基础，只考虑研究对象 的始态和终态及变化条件，不考虑中间过程。 特点：不考虑物质的微观结构和反应机理；不 涉及反应速率问题。只解决反应的可能性问 题，不能解决反应的现实性问题。 §1 热力学第一定律 一、基本概念及术语 1. 体系和环境 体系(system)：人为划分的研究对象。 环境(surrounding)：体系以外与体系密切相 关的其它部分。 体 系 The System 体系的分类： 孤立体系 封闭体系 开放体系 开放体系 （open system ）： 体系与环境之间既有物质交换，又有 能量交换。 体系：水 封闭体系（closed system ）： 体系与环境之间无物质交换，但 有能量交换。 体系：水+水蒸气 孤立体系（isolated system ）： 体系与环境之间既无物质交换，