[化学]2 chap1 流体的PVT性质.ppt

化学热力学与动力学 绪言 1. 化学热力学的研究内容与局限性 化学热力学是应用热力学的基本定律研究化学变化及其有关的物理变化的科学。主要研究化学过程的能量转换关系及化学反应的方向与限度。 由于化学热力学只处理平衡问题而不涉及平衡状态是如何达到的，只 涉及系统起始状态和终止状态，不涉及变化的细节，因此，化学热力学只能预测反应的可能性，但无法回答如何使它发生，反应的速率如何，反应的机理如何等问题。 控制化学反应过程的方法主要有改变温度、压力、反应物的比例及采用催化剂。必须充分了解这些因素对平衡及速率的影响, 否则无法对反应进行有效调控。 化学动力学的研究范畴：研究化学反应的速率与机理,以及各种因素对反应速率的影响 3.化学热力学与动力学辩证关系 化学动力学与热力学相辅相成,动力学的研究必须以热力学的结果(反应有可能发生)为前提条件,而热力学只有与动力学相结合才能全面解决化学反应的实际问题 。 4.化学热力学发展史 化学热力学是以三个基本定律为基础发展起来的。热力学第一定律是能量守恒定律。 1842年，迈尔首先提出“力”(即能量)的转化和守恒的概念。英国物理学家焦耳在1840～1860年间用各种不同的电热量热法和机械生热法，进行了热功当量测定。 热功当量是指热量单位卡与作为功的单位焦耳之间存在的一种当量关系，由于用传递热量或作功的方法都能改变物质系统的能量，所以他们的单位之间存在着一定换算关系。 焦耳首先用实验确定了这一关系，后规定1卡＝4．186焦 现在国际单位已统一规定功、热量、能量的单位都用焦耳，热功当量就不存在了。但是，焦耳的实验为能量转化与守恒提供了坚实的实验基础，从而使热力学第一定律得到科学界的公认。 1850年克劳修斯提出热力学第二定律，他认为：“不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化”，相当于热传导过程的不可逆性。 ????1851年开尔文提出：“不可能从单一热源取热使之完全变为有用的功而不引起其他变化”. 除上述两种说法外，热力学第二定律还有几种不同的叙述方式，它们之间是等效的。 1906年能斯特提出热力学第三定律“绝对温度的零点是不可能达到的。” 1920年获诺贝尔化学奖 1911年普朗克提出另一说法：“与任何等温可逆过程相联系的熵变，随着温度的趋近于零而趋于零”。 以上是关于平衡态热力学的理论。但在自然界中，处于非平衡态的热力学系统(物理的、化学的、生物的)和不可逆的热力学过程是大量存在的。因此，有关科学家在这方面进行了研究，并已取得一些重要的进展。 19世纪人们开始研究热导扩散和电导等现象，但仅仅限于对近似平衡的非平衡状态和过程的研究。20世纪人们开始对远离平衡的非平衡状态和过程的研究，使热力学理论取得了重大的进展。昂萨格和普里戈金等做出了杰出的贡献。 1931年昂萨格发表论文“不可逆过程的倒数关系”，阐明了关于不可逆反应过程中电压与热量之间的关系。对热力学理论作出了突破性贡献。1968年获诺贝尔化学奖。 1950年，普里戈金提出了著名的耗散结构理论。1977年获诺贝尔化学奖。这一理论是当代热力学理论发展史上的里程碑。它的影响涉及化学、物理、生物学等领域，为我们理解生命过程等复杂现象提供了新的启示。 5. 化学热力学研究方法 ? 热力学三个基本定律是无数经验的总结，至今尚未发现热力学理论与事实不符合的情形，因此它们具有高度的可靠性。热力学理论对一切物质系统都适用，具有普遍性的优点。这些理论是根据宏观现象得出的，因此称为宏观理论，也叫唯象理论。 ???? 热力学研究的基础是热力学第一定律、第二定律和第三定律，从这些定律出发，用数学方法加以演绎推论，得到描述物质体系平衡的热力学函数及函数间的相互关系，再结合热化学数据，解决化学变化的方向和限度，这就是化学热力学的研究方法。 6.本课程介绍内容 化学热力学部分 第1章“流体的PVT性质” 讨论流体的状态方程及混合规则，这是热力学物性模型的基础。 第2章“均相封闭系统热力学原理及应用” 以焓、熵、偏离函数概念为基础，对均相封闭系统中流体状态性质进行计算。 第3章 “ 均相敞开系统热力学原理” 以偏摩尔性质概念为基础，进行均相敞开系统中流体状态性质的计算。 总而言之，主要是针对“非理想态”的实际情况，提供获取热力学数据的方法。 第 1 章