第5章化学热力学基础课件.ppt

5-0 气体 气体的最基本特征： 具有可压缩性和扩散性。 气体的体积随体系的温度和压力 的改变而改变。 理想气体： 理想气体分子之间没有相互作用，分子本身没有体积。即把气体中的分子看成是几何上的一个点，它只有位置而无体积，同时假定气体中分子间没有相互作用力。 理想气体是实际气体的一种极限情况。低压、高温下的实际气体的性质非常接近于理想气体。 1. 理想气体状态方程 pV=nRT 式中 ： n：气体物质的量； R：摩尔气体常数 ； T：气体温度 ； p：气体压力； V：气体的体积。 R的取值与P、V、n、T的单位有关。 R的取值与P、V、n、T单位之间的关系 2. 分压定律 5-1 化学热化学的研究对象 热力学： 研究热和其他形式的能量互相转变所遵循的规律的一门科学。 化学热力学： 应用热力学原理，研究化学反应过程及伴随这些过程的物理现象，就形成了“化学热力学”。 一个化学反应的发生涉及5个方面的问题： 1. 反应的方向 2. 反应的限度 3. 反应过程的能量转换 4. 反应机理 5. 反应速率 化学热力学主要是从宏观的角度研究化学反应的能量变化、化学反应的方向、可能性、限度等问题。即：5个问题中的前3个。 后两个问题是属于动力学范畴，在第7章讨论。 5-2 基本概念 5-2-1 系统与环境 5-2-2 状态与状态函数 5-2-3 相 5-2-4 过程 5-2-5 热与功 5-2-6 热力学温度 5-2-7 热力学标准态 5-2-1 系统与环境 系统（体系）的分类 　　（1）敞开系统 　　系统和环境之间既有物质的交换又 有能量的交换。 　　（2）封闭系统 　　系统和环境之间没有物质的交换只 有能量的交换。 　　（3）孤立系统 　　系统和环境之间既没有物质的交换 又没有能量的交换。　 5-2-2 状态和状态函数 1. 状态 系统的状态是系统的总性质。即系统的宏观性质的综合表现。 如：由压力、温度、体积、质量、密度、粘度和物质的量等物理量所确定下来的系统存在的形式称为系统的状态。 3. 状态函数分类 5-2-3 相 5-2-4 过程 热力学标准态（标态）的表示 ： 热力学标准状态，用右上角加“?”表示。 请注意： 热力学标准态并未对温度有限定， 任何温度下都有热力学标态。 环境标态：298K，101.325kPa； 理想气体标准状态： 273K，101.325kPa。 5-3 四个重要状态函数 5-3-1 热力学能（内能） 5-3-2 焓 5-3-3 熵 5-3-4 自由能 1. 恒压过程的热效应 恒压反应中，?p = 0，如果只有体积功时，则有： ?rU = Qp + W = Qp - p?V = Qp -? ( pV ) 所以 Qp = ?rU + ? ( pV ) =( U2-U1 ) + ( p2V2-p1V1 ) =( U2 + p2V2 ) - ( U1+p1V1 ) 则 Qp = ? (U + pV ) Qp= ?H的意义： ?rH?m(T)称为反应的标准摩尔焓变。 表示在温度T时，热力学标态下， 发生1mol?L-1反应时的焓变。 　 焓是随温度而变化的，但焓变随温 度变化不大 。即化学反应的焓变随温 度变化不大 。 　 　　例：1.01×105Pa时 N2(g)+3H2(g) = 2NH3(g) 　　?rH?(298K) = -92.4kJ·mol-1 ?rH?(773K) = -106.1kJ·mol-1 CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g) 　　?rH?(298K) = 178kJ·mol-1 　　?rH?(1000K) = 175kJ·mol-1 　 上式表示1molH2(g)和0.5molO2(g)生成1molH2O(g)的热效应 。 　 （4）当反应式颠倒（正逆反应）， ?rHm?符号相反。 2H2O(l) = 2H2(g) + O2(g) 　　 ?rHm? = 571.66kJ·mol-1 5-3-3 熵 研究发现： 能够发生的吸热反应有一个共同的特点——系统的混乱度增大。 2. 热力学第三定律 纯物质完整有序晶体在0K时