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物理化学电子教案 ——第二章 第二章 热力学第一定律 第二章 热力学第一定律 §2.1 热力学概论 §2.3 热力学的一些基本概念 §2.4 热力学第一定律 §2.4 热力学第一定律 §2.5 准静态过程与可逆过程 §2.6 焓 §2.6 焓 §2.7 热 容 §2.8 热力学第一定律对理想气体的应用 §2.9 Carnot 循环 热机效率 冷冻系数 热泵 热泵 §2.10 Joule-Thomson效应 转化温度(inversion temperature) 等焓线(isenthalpic curve) 等焓线(isenthalpic curve) 等焓线(isenthalpic curve) 转化曲线(inversion curve) 转化曲线(inversion curve) 转化曲线(inversion curve) 实际气体的 pV~p 等温线 实际气体的 pV~p 等温线 实际气体的 pV~p 等温线 van der Waals 方程 §2.11 热化学 等压热效应与等容热效应 反应进度(extent of reaction ) 标准摩尔焓变 标准摩尔焓变 注意事项 §2.12 Hess定律(Hess’s law) Hess定律 §2.13 几种热效应 自键焓估算反应焓变 自键焓估算生成焓 自键焓估算生成焓 标准摩尔离子生成焓 标准摩尔离子生成焓 标准摩尔燃烧焓 标准摩尔燃烧焓 标准摩尔燃烧焓 利用燃烧焓求化学反应的焓变 利用燃烧焓求生成焓 *溶解热和稀释热 *溶解热和稀释热 稀释热 §2.14 反应焓变与温度的关系——Kirchhoff定律 §2.14 反应焓变与温度的关系——Kirchhoff定律 §2.15 绝热反应——非等温反应 §2.15 绝热反应——非等温反应 *§2.16 热力学第一定律的微观诠释 热力学能 热力学能 功 功 功 热 热和功微观说明示意图 热和功微观说明示意图 热和功微观说明示意图 热和功微观说明示意图 热容 热容 运动自由度 单原子分子的平动能 单原子分子的平动能 能量均分原理 设在一个封闭的近独立子系统(粒子之间相互作用能很少)中,粒子的总数为N,分布在能量不同的 个能级上,在 能级上的粒子数为 ,则有: 在组成不变的封闭系统中,若状态发生了微小变化,则热力学能的变化为 对(2)式微分,得: 对照宏观的第一定律, 就可找出 和 与微观量的对应关系。 保持各能级上粒子数不变,由于能级改变所引起的热力学能变化值 保持能级不变,由于能级上粒子数的改变所引起的热力学能变化值 项是各能级上粒子数不变,能级升高或降低所引起的热力学能的变化值。 根据物理中的力学性质,在力 的作用下,使系统边界在 方向上发生了 的位移,系统所做的功为: 则总的功为: 在经典力学中,粒子的平动能可表示为: 由于系统与环境有了功的交换,系统的能量就会变化。粒子的能量是坐标 的函数 坐标改变,能量也改变 什么是标准态? 随着学科的发展,压力的标准态有不同的规定: 用 表示压力标准态。 最老的标准态为 1 atm 1985年GB规定为 101.325 kPa 1993年GB规定为 1?105 Pa。标准态的变更对凝聚态影响不大,但对气体的热力学数据有影响,要使用相应的热力学数据表。 什么是标准态? 气体的标准态为: 温度为T、压力 时且具有理想气体性质的状态 液体的标准态为: 温度为T、压力 时的纯液体 固体的标准态为: 温度为T、压力 时的纯固体 标准态不规定温度,每个温度都有一个标准态。 一般298.15 K时的标准态数据有表可查。 焓的变化 反应物和生成物都处于标准态 反应进度为1 mol 反应(reaction) 反应温度 若参加反应的物质都处于标准态,当反应进度为1 mol 时的焓变,称为标准摩尔焓变 用符号 表示 表示化学反应与热效应关系的方程式称为热化学方程式。 例如:298.15 K时 式中: 表示反应物和生成物都处于标准态时,在298.15 K,反应进度为1 mol 时的焓变。 代表气体的压力处于标准态。 因为U, H 的数值与系统的状态有
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