第三篇 化学热力学初步.ppt

3.1.1 基本概念和术语 Fundamental concepts and terms 一.体系（系统）和环境 (system and surrounding) 人为划分出来作为研究对象的物质部分为体系, 与体系有关的其它物质部分为环境。 体系与环境之间不一定有明显的界面。 体系分为三类: 1. 敞开体系(open system) 2. 封闭体系(closed system) 3. 隔离体系(isolated system) 二. 状态和状态函数 (state and state function) 状态：指体系的宏观性质的综合表现.如T, p,V, n, U , S 等。 状态函数：若任一个条件发生变化,则体系的状态也 要发生变化, 那么决定体系状态的那些条件为 状态函数。 如 p V= n R T ， 当p, V, n, T四个物理量一定时,气体的状态也就定了, 这四个量为状态函数。 注意:功和热不是状态函数。 特点: 它的数值变化, 大小只与体系的始态和 终态有关, 与体系变化所经历的途径无关。 状态函数间是互相联系的, 联系的数学表 达式就是状态方程。如理想气体方程。 三. 过程与途径 (process and path) 体系的状态发生变化的经过为过程。如化学反应，液体蒸发等。 完成过程的具体步骤或方式为途径。 一般有: 1.等温过程(isothermal process): T始= T终= T环 2.等压过程(isobar process): p始= p终= p环 3.等容过程(isovolume process): V始= V终 4.绝热过程(adiabatic process): 过程中体系与环境无热量交换。 四. 热和功 (heat and work) 1.热: 体系与环境间，因温度的差别而引起的能量交 换（Q）。 规定体系吸热时，Q 为值正 Q0, 反之为负值 Q0. 2.功：除热只之外，其它在系统与环境间被传递的能量都为功（W）。 规定体系对环境做功时，功为负值 W0, 反之为正值 W0。 五.内能或热力学能（internal energy or thermodynamic energy） 体系内各种形式的能量总和 （U）。如分子的 转动、振动、平动能，电子运动和原子 核内的能等。 但不含系统整体的动能和位能。 目前不能测得内能的绝对值。但在体系的变化 过程中，内能的变化值△U是可以知道的。 相(phase):体系中物理性质和化学性质完全相同的任 何均匀部分。相和相之间有明显的界面。相 又分为均相体系(或单相体系)和非均相体系 (或多相体系)。 强度性质（intensive properties）: 只决定于体系 自身的性质，与体系的数量无关。如温度。 容量性质（capacity properties）:与体系内物质的数 量成正比，具有加和性。如内能，体积等。 三.热力学第一定律 (Fist law of thermodynamics) 热力学第一定律实际上就是能量守恒和转化定 律(law of energy conservation and transformation)。 四.体积功或膨胀功 (volume work or expansion work): 化学反应中最常见的能量变化是以热能表现出来, 即反应热效应。但在一定条件下, 也可以机械能形式 表现出来, 最常见的就是气体膨胀, 即反抗外压做膨胀 功。 从一个汽缸内活塞运动分析可得: W=－p外△V or δW =－p外d V 这里仅考虑体系的膨胀功。 3.1.3 焓和焓变 Enthalpy and enthalpy change  一. 化学反应中的热效应(Chemical heat effect) 主要讨论化学反应中的吸、放热问题。 等温条件下，化学反应过程中吸收或放出的热量 为化学反应