物理化学1章热力学基本定律与函数(1.2).pptVIP

第 一 章化学热力学基本定律与函数; 物理化学是化学学科中研究化学体系 行为最一般规律和理论的学科。是化学理论的基础。 结构化学 量子化学 化学热力学（含统计热力学） 化学动力学 电化学 胶体与界面化学 催化化学 光化学;§1. 化学热力学的科学框架;二、化学热力学的研究对象 化学热力学就是用热力学的基本原理研 究化学变化、相变化的最普遍规律。 化学热力学的研究对象就是： 一切客观实体及其变化规律 体系与环境 体系：被研究的物质与空间 环境：与体系发生关联的物质与空间 体系分为三类： 封闭体系，开放体系，孤立体系;分类的依据是： 体系与环境间的物质、能量的交换情况 封闭体系：有能量传递，无物质传递 开放（敞开）体系：有能量传递???有物质传递 孤立（隔离）体系：无能量传递，无物质传递 2. 过程：在一定条件下，体系由始态变化至末态，称体系经历了一个（变化）过程，实现变化的具体步骤称为途径。 过程分类： ;（1）按变化性质分类： ★简单状态变化（低级变化）过程 ★相态变化（中级变化）过程 　 ★化学变化（高级变化）过程 （2）按环境条件分类： ◆恒容过程：体系的体积恒定不变 　◆恒压过程：p始= p末=p外=const 　　◆恒温过程： T始= T末=T外=const 　　◆绝热过程：体系与环境间无热交换 　◆自由膨胀过程：p外=0 ◆循环过程：始、末态为同一状态;（3）按过程本质分类 ▲ 可逆过程 平衡（准平衡）过程 ▲ 不可逆过程 非平衡过程 三、化学热力学方法 化学热力学方法就是 状态函数法 体系的性质与类型 性质：描述体系状态的物理量 ▲容量性质：与体系物质量多少有关的物理量 ▲强度性质：与体系物质量多少无关的物理量;2. 状态与状态函数 性质描述体系状态，状态是由性质决定。 稳定平衡态 平衡态 状态 亚稳平衡态 非平衡态 平衡态必须同时满足： 热平衡(|T体－T外|=0)， 力平衡(不作功)， 质平衡(无相变和化学反应);状态函数的特点： （1）状态一定，状态函数一定； （2）状态函数变化量只与始末态有关，与体系 由始态到末态的变化途径无关。即，具有 数学上的全微分性质：;第一定律;§2. 热力学能(U)和焓(H);功：除热以外，体系与环境间的以其他形式交换 的能量称为功。功也是过程函数，有体积功、 机械功、电功、表面功等等。体系对外作功， 引起体系能量减少，作功为负；反之，环境 对体系作功为正。微小作功以δW表示。 体积功( W ) ：作功时，体系的体积发生变化 δW = －F外dl = －p外dV dV = V末 － V始 或 W = －p外△V 非体积功( W ’) ：除体积功之外的功;2. 热力学能(U)的引出及其物理意义 （1）第一定律的表述及其实质 （2）热力学能(U)：体系内部质点的动能和势能 之和。 U = f（T，V），是状态函数;;;;若膨胀过程是分多步完成，则： W胀= W1 + W2 + ··· ··· ··· +Wn;;可逆过程有三大特点：见教材175页 特点①说明可逆过程一般是无限缓慢的过程，是 一种理想过程。 特点②说明沿可逆过程走一个来回，体系和环境 都完全回到原状态。正常相变点下进行的相变满 足这一点，故为可逆过程，或可逆相变。 特点③说明可逆过程体系对外作功最大，环境对 体系作功最小，无论什么功都是如此，这是生产 所追求的理想境界，但不一定切合实际。;恒温可逆过程，体系对外作最大功； 恒压过程(可逆)， Wr = - p外(V2 – V1) = - p体(V2 – V1) 恒外压过程(不可逆)，Wir = - p外(V2 – V1) = Wr 恒容过程(可逆或不可逆)， Wr = Wir = 0 所以，可逆过程体