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第二章 化学反应的能量和方向 第二章 化学反应的能量和方向 §2－1 　热力学基础知识 §2－2　 化学反应过程中的热效应 §2－3 热化学定律 §2－4 化学反应的方向 §２－１　热力学基础知识 一 系统和环境 二 系统的状态函数 热和功 热力学第一定律 过程的热 一、系统和环境 （1）系统和环境的概念 系统：被划分出来作为研究对象的那部分物质 和空间。 环境：系统以外与系统相联系的其余部分。 （2）系统的分类 a. 敞开系统：系统与环境间有物质与能量的交 换。 b. 封闭系统：系统与环境间有能量的传递，无物质的交换。 c.隔离系统：系统与环境间无能量和物质的交换。 二、系统的状态函数 （1） 状态 系统一切性质的总和，其物理和化学性质的综合表现。 （2）状态函数的概念 　由状态决定的性质称为状态函数，如p, T ,V。 　（3）状态函数的特点 　　　a. 单值性：系统的一个状态对应一组状态函数（状态一定，状态函数一定）。 　　　b. 状态函数的变化只与系统的初始状态和终了状态有关，即与过程有关而与途径无关。 注1. 过程与途径 a. 过程：体系状态发生了变化，就为一个过程。 b. 途径：完成一个过程所经历的具体路线。 c.一个相同的过程可以通过不同的途径完成。 注2 .过程用化学方程式表示 化学反应方程式表示的是一个过程。方程式两边分别是两个状态。如下图所示煤燃烧过程用方程式表示为 C + O2 ? CO2 (4)状态函数的分类 a. 质的特征的状态函数 表示系统的强度性质，不具有加和性,与物质组成多少无关。如密度、硬度、温度等。 b. 量的特征的状态函数 　 表示系统的广延性质，具有加和性，与整体和部分中所含物质的多少成正比。如质量、体积等。　　 三、热和功 1. 热 Q 系统与环境间因温度差而交换的能量。 Q 0，系统吸热； Q 0，系统放热。 注： Q是一种交换的能量，不能说系统有多少热。 Q不是体系自身的性质，其值大小随过程的不同而变化，它不是状态函数。 2. 功 W 热力学中系统与环境间由非温度差引起的交换的能量。 W 0，系统从环境得功； W0，系统对环境做功。 注： a. 分类：体积功与非体积功 体积功： W ＝－pΔV ； 非体积功：除体积功外其他形式的功。 b. W不是体系自身的性质，随过程不同而变化，它不是状态函数。 四、热力学第一定律 1. ΔU＝ Q ＋W （封闭系统） Q 0，系统吸热； Q 0，系统放热； W0，系统从环境得功；W0，系统对环境做功； ΔU0，系统热力学能增加；ΔU0 ，系统热力学能减少。 （站在系统得失能量的角度来定义一个过程中系统Q，W，ΔU值的正负号） 系统经历变化时，系统从环境吸收的热量，除对环境做功以外，其余全部用于增加系统的热力学能。 2. 内能 U (1) 定 义：系统内部各种形式能量的和。 (2) 特 点： a. 绝对值无法确定. b. 系统状态一定，U值一定， U为状态函数。 c. 此定律只适用于封闭系统。 五、过程的热 1. 定容热Qv (1) 定义 系统在变化过程中体积恒定，此过程的热为定容热。 (2) 特点： a. 在一个恒容过程中，系统只做体积功时，定容热只与过程有关，而与途径无关。 b. 只作体积功的系统在定容过程中所吸收的热全部用于增加系统的热力学能。即 ΔU ＝ Qv 2. 定压热Qp (1)定义 系统变化过程中系统自身压力与作用于系统的外压相等且大小保持恒定，此过程的热为定压热。 (2)特点 若系统的定压变化过程中只做体积功，所吸收的热全部用于增加系统的焓。Qp=ΔH 。 因为 W = W非体积+ W体积，而且 W非体积 = 0 ， W体积 =？ 所以 恒压过程：p始=p终=pe=常数 W体积 =-peSΔr =-peΔV=-pΔV 3. 焓 (1) 概念的引入 (2) 物理意义 恒压过程且只做体积功的条件下，焓的变化量等于系统与环境交换的热量。 (3) 焓的实际意义