物理化学 第二章热力学第一定律.ppt

热力学的研究对象 基本内容 1.热力学系统与环境 （2）广度性质与强度性质　 （3）热力学平衡 一个处在一定环境下的系统的所有性质均不随时间变化而变化，且当此系统与环境隔离后，也不会引起系统任何性质的改变。我们就称该系统处于热力学平衡状态。 2. 功 work 功：除了热之外，在系统与环境之间以一切其它方式传递的能量。 功＝广义力×广义位移 机械功＝F×dl 电功 ＝E×dQ 反抗地心引力的功＝mg×dh 体积功＝－p外dV 表面功＝σdA 3.热力学能（internal energy） 热力学第一定律的其它叙述方法 第一类永动机是不能实现的 内能是系统的状态函数 热力学第一定律的其它叙述方法 第一类永动机是不能实现的 内能是系统的状态函数 §2-3 恒容热、恒压热、焓 4.QV ΔU及Qp ΔH两关系式的意义 §2.4 热容,恒容与恒压变温过程热的计算 CV,m和Cp,m 的关系 §2.5 焦耳实验、理想气体的U与H 例：将10.0g 523K、2.00×105Pa的CO g 等压降温到273K，计算此过程的Q、ΔU、 Δ H。已知在此温度区间 1.可逆体积功 将以上过程逆向进行 2.可逆过程（reversible process） 1 可逆过程是在系统内部以及系统与环境之间都无限接近于平衡的条件下进行的。 2 在可逆过程进行的任一瞬间，如果将条件变化无穷小量，过程反向进行，且当系统循原途径返回到初始状态时，环境也同时完全复原。 3.绝热过程（addiabatic process 例：在273.2K和1.0MPa压力下，10dm3理想气体，用下列几种不同方式膨胀到最后压力为1.0×105Pa 1 等温可逆膨胀 2 绝热可逆膨胀 3 在外压恒定为1.0×105Pa下绝热膨胀 试计算上述各过程的Q、W、ΔU、ΔH。假定CV,m 12.47J·K-1·mol-1，且与温度无关 用反应系统中某一物质的量的变化来表示反应进行的程度是不方便的. 例: 0 2NH3－3H2－N2 在反应的同一时刻,参加反应的各物质的量的变化是不同的 Δn NH3 2mol Δn N2 －1mol Δn H2 －3mol 3.摩尔反应焓 在恒T、恒p及组成不变的情况下，反应 aA+bB lL+mM　进行了一个变化Δξ，引起系统H的变化为： ΔrH HL ΔnL+HM ΔnM +HA ΔnA +HB ΔnB lHL Δξ +mHM Δξ -aHb Δξ –bHB Δξ ∑ νB HB Δξ Δξ ΔnB/ νB 定义摩尔反应焓： 　　ΔrHm ∑ νB HB ΔrH/ Δξ ΔrHm的单位：J/mol ΔrHm的数值与计量式的写法有关。 4.物质的标准态及标准摩尔反应焓 热力学规定物质的标准态为： 气体—在标准压力 pθ 100kPa 下，理想气体,纯态。 液体、固体—在标准压力下的纯液体或纯固体。 1.标准摩尔生成焓（standard molar enthalpy of formation） 生成反应—由单质生成化合物的反应 C＋O2＝CO2 CO＋1 /2O2＝CO2 标准摩尔生成焓—在指定温度T时，由处于标准状态的稳定单质生成1 mol标准状态下指定相态的化合物的反应焓变。 2.由标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓 　　3.标准摩尔燃烧焓（Standard molar enthalpy of combustion） 标准摩尔燃烧焓—1mol指定相态的物质在指定温度下完全氧化（燃烧）反应的标准摩尔焓变 4.由标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓 　　有机化合物的燃烧热有着重要的意义。工业一燃料的热值（燃烧焓）是燃料品质好坏的重要标志。而脂肪、碳水化合物和蛋白质的燃烧热在营养学的研究中就很重要，因为这些物质是食物提供能量的来源。 例:已知苯在298.15K的标准摩尔燃烧焓为 －3267.5kJ·mol-1·K-1,试求其标准摩尔生成焓. 解: 6C 石墨 +3H2 g →C6H6 l ΔfHm° C6H6,l 6 ΔcHm° C,石墨 +3ΔcHm° H2,g －ΔcHm° C6H6,l C 石墨 的燃烧反应为: C 石墨 ＋O2 g →CO2 g 此即CO2的生成反应,所以 ΔcHm° C,石墨 ΔfHm° CO2,g 同理: 　ΔcHm° H2,g ΔfHm° H2O,l 5.温度对标准摩尔反应焓的影响 例：已知H2O l 的ΔfHθm 298K -285.83kJ·mol-1，373K时H2O的ΔvapHm 40.64kJ·mol-1 ，在298—423K的温度范围内， H2O l 与H2O g 的Cp,m分别为75.7和33.9 J·mol-1K-1 ，试