第一章化学热力学初步(2013秋)分析.ppt

无机及分析化学 第一章 化学热力学初步 化学热力学研究的内容包括： §1－1理想气体状态方程和分压定律 1.1.1理想气体状态方程 1.理想气体(ideal gas) 在通常情况下物质可以三种不同的状态存在，即气态、液态和固态。其中以气态的性质最为简单。（特殊情况下呈现 等离子态-第四态 由离子,自由电子,气体分子共存的状态--第四态称之为等离子态） 1924年,印度物理学家玻色寄给爱因斯坦一篇论文,提出了一种关于原子的理论.当物质处于非常低的温度时(接近绝对零度),会出现奇迹般的现象--所有的原子似乎都变为了一个原子,无法相互区分.这就是第五态:玻色-爱因斯坦凝聚态-第五态。 费米子凝聚态”物质采用的是费米子。当物质冷却时，费米子逐渐占据最低能态，但它们处在不同的能态上，就像人群涌向一段狭窄的楼梯，这种状态称作“费米子凝聚态 -第六态”。 玻色—爱因斯坦凝聚态 ，费米子凝聚态 为了研究的方便，人们假设有一种气体，它的分子只有位置而不占有体积，是一个具有质量的几何点。并且分子之间没有相互吸引力，分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失。这种气体称之为理想气体。 自然界中的铀主要是U-238、U-235和U-234，其中U-238含量占99.27%，U-235占0.72%，U-234占0.005%，还有其他铀同位素。但用于核反应堆和核武器的一般是U-235，需要将其提取出来（称为“浓缩铀”），剩余的U-235含量降低的部分就称为贫铀，其U-235和U-234含量通常仅为自然界的1/3，放射性降低到60%左右。 235UF6 ，238UF6分离。 §1—2能量和能量守恒 1.2.1体系(system)和环境(surroundings) 宇宙间各事物总是相互联系和相互影响的。为了研究的方便，常常把要研究的对象和周围的事物人为地分开，这些 被研究的对象称之为体系，而体系以外与体系有密切关系和相互影响的其它事物和空间称之为环境。 1.2.2 状态与状态函数 1.状态(state) 描述一个体系，必须确定它的一系列宏观的物理、化学性质。例如温度、压力、重量、体积、组成、能量和聚集状态等。这些性质的总和就确定了体系的状态。所以，状态是体系内一切性质的总和。 1.2.3 过程(process)和途径(path) 体系发生变化的经过，称热力学过程。 有各种不同的过程。 恒温过程；恒压过程；恒容过程。绝热过程。 体系经历一个过程，从始态变化到终态，可以采用许多不同的方式，体系发生变化的具体方式称作途径。 例如：烟台?大连（陆地，空中，海上） 功的形式、功的分类 功的形式 强度性质 广度性质改变量 1、机械功 f（力） dl（位移） 2、体积功 P（环境压力） dV（系统体积改变） 3、电池功 E（ 电动势） dQ（电量改变） 4、引力功 mg（重力） dh（高度改变） 5、表面功 σ（表面张力） dA（表面积改变） 计算方法： 功 = 强度性质*广度性质改变量 功的分类：体积功W、非体积功W’ W = W体 + W’非 体 积 功 的 计 算 （1）定容过程的功： 因为：dV = 0 ， 所以W=0 （2）自由膨胀过程的功： 因为：P环 = 0 ， 所以 W=0 （3）对恒定外压过程的功： 1.2.5 反应进度ξ 化学反应的反应进度是用来描述和表征化学反应进行程度的物理量。用符号ξ(柯西)来表示，单位mol。 反应体系中，任何一种反应物或生成物在反应过程中物质的量的变化dnB与该物质的化学计量系数υB的商称作该反应的反应进度。 dξ= dnB/υB 若反应未发生时的反应进度为零，ξ=0，则上式可表示为ξ= ΔnB/υB 说明： 一个化学反应，如 a A＋b B＝gG＋dD a ,b,g,d 代表反应的 mol 数 , A,B,G,D代表不同的物质. 1 mol反应就是: a mol A, b mol B的始态物质经过反应生成 g mol G, b mol B的末态物质，此反应则称为1 mol反应。 热力学中状态函数变量习惯用： 末态 － 始态 ?为任何一种物质对应的化学反应中的对应的化学计量数。对产物?取正值，反应物?取负值。 1.2.6 热力学第一定律 §1－3焓、焓变