02第二章化学热力学基础描述.ppt

三、热力学第二定律 ----孤立体系的任何自发过程熵变都是增加的 ----(?S孤立0) 敞开体系： 体系 环境 能量 物质 封闭体系： 体系 环境 能量 孤立体系： 体系无任何交换 环境 实际中：孤立体系＝敞开(封闭)体系＋环境 体系 环境 能量 物质 ?S体系 + ?S环境 0 自发过程 ?S体系 + ?S环境 0 不能发生 四、标准摩尔熵 ----标准态下1 mol物质的熵值 单位: 如何测 热力学第三定律 ----0K时纯物质完整晶体S＝0 与 的不同： ：绝对值 ：相对值 有关规律： 同一物质: S气S液S固 同一聚集态： S复杂S简单 结构相似：分子量大的熵大 分子量相同：构型复杂的熵大 化学反应的标准摩尔熵变 化学反应： §2-5 吉布斯自由能及其应用 一、吉布斯(Gibbs)自由能 自发反应： ?S体系 + ?S环境 0 环境 环境 环境 体系 环境 体系 等温等压： 环境 体系 环境 体系 ＋ 0 体系 体系 ＝ T?S体系 - ?H体系 0 ?H体系- T?S体系 0 定义： 吉布斯自由能 （状态函数） 过程：始态 终态 G1 G2 自发 不能进行 平衡状态 ?H0, ?S0 ?G? ?H0, ?S0 ?G? ?H0, ?S0 ?G? ?H0, ?S0 ?G? ?G的物理意义 ----等温等压下有 用功的最大值 二、标准生成吉布斯自由能 ----由元素稳定单质生成1 mol 某物质时的吉布斯自由能变 单位: （相对值） 化学反应： 例2-6 三、 ?G与温度的关系 已知298 K时的 如何求其他温度下的 ？ ?H, ?S近似的看成不随温度而变化 例2-7 第二章 化学热力学基础 两个问题 能量是怎样转化的？ 化学反应朝什么方向进行， 限度如何？ 如何解决 热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律 §2-1 一些常用的术语 一、体系和环境 体系 研究对象 环境 体系以外的 例 研究杯中的水 体系 环境 研究空气中的氧气 体系 环境 特点是什么？ 敞开体系：物质√能量√ 封闭体系：物质×能量√ 孤立体系：物质×能量× 二、状态和状态函数 状态 由一系列物理量所确定的 体系的存在形式 状态函数 决定状态的各种物理量 例 某理想气体的状态如何决定？P, V, n, T 状态一定(改变) 状态函数一定(改变) 四个是否都要知道? 状态函数的变量与状态变化的过程无 关，只与体系变化的始态和终态有关。 体系内的状态函数之间是相互关联的 三、过程和途径 过程 状态的变化，从状态1到状态2 途径 实现状态变化的具体步骤 状态1 状态2 1 2 3 状态函数的改变：仅取决于体系的始态 和终态，与途径无关。 等温过程(isothermal process) 在变化过程中，体系的始态温度 与终态温度相同，并等于环境温度。 (ΔT = 0) 等压过程(isobaric process) 在变化过程中，体系的始态压力 与终态压力相同，并等于环境压力。 (ΔP = 0) 等容过程(isochoric process) 在变化过程中，体系的容积始终 保持不变。 (ΔV = 0) 常见的变化过程 298.15K 101.325kPa 298.15K 506.625kPa 373.15K 101.325kPa 373.15K 506.625kPa 等温过程 等 压 过 程 等 压 过 程 等温过程 a b a 途径： 先等温 后等压 b 途径： 先等压 后等温 §2-2 热力学第一定律 一、热和功(能量转化的两种形式) 热(heat) 由于体系温度与环境温度不等 而传递或交换的能量 体系吸热Q0 ,体系放热Q0 功(work) 除热外体系与环境间以其它形 式传递或交换的能量 体积功 其他功: 电功,表面功 环境对体系作功 W0 体系对环境作功 W0 二、热力学能(U) ----体系内物质所具有的各种能量的总和 一定状态 一定的U 状态函数 状态1 U1