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第1页/共84页化学热力学学习第2页/共84页1. 指定条件下，正反应可否自发进行；2. 如果能，正反应能否进行到底 3. 放热？吸热？4. 反应是如何进行的？5. 反应多快？1.反应的方向 (△rGm ﹤0 ?)2. 反应的限度 (K 大小)；3. 反应过程的能量转换 （ △rHm﹤0,放热; △rHm﹥0,吸热）4. 反应机理5. 反应速率 “化学热力学”回答前3个问题； “化学动力学”回答后2个问题。 第3页/共84页什么叫“热力学” 热力学是研究热和其他形式的能量互相转变所遵循的规律的一门科学。什么叫“化学热力学” 应用热力学原理，研究化学反应过程及伴随这些过程的物理现象，就形成了“化学热力学”。热力学方法的特点 1.研究体系的宏观性质 2.不涉及时间概念 第4页/共84页2.1 常用的热力学术语2.1.1 体系和环境(system surrounding) 体系——即作为研究对象的物质。 环境——体系之外，与体系密切相关 （物质交换和能量交换）的部分。 体系分类 按体系与环境的关系（有无物质交换和/或能量交换）划分 第5页/共84页 敞开体系 (open system)封闭体系 (closed system)孤立体系 （isolated system） 物质交换 能量交换有 有无 有无 无第6页/共84页2.1.2 状态与状态函数1. 状态（state）——指体系总的宏观性质。 2. 状态函数（state function）—即确定体系热力学状态的物理量。第7页/共84页压强：p体积：V温度：T物质的量：n密度：ρ热力学能或内能：U热：Q 功： W反应速率：K反应机理 与过程有关体系的宏观可测性质与过程无关特征:（1）状态一定，值一定 （2）殊途同归变化等 （3）周而复始变化零 第8页/共84页2.1.3 广度（容量）性质的状态函数 和强度性质的状态函数压强：p体积：V温度：T物质的量：n密度：ρ热力学能或内能：U电导率、粘度第9页/共84页2.1.4 过程与途径1.过程（process） 体系的状态发生了变化，就说发生了一个“过程”。 “过程”的分类： 恒温过程、恒压过程、恒容过程、 绝热过程、循环过程…… 2．途径（path） 发生过程所经历的具体步骤。 第10页/共84页2.1.5 内能、热、功分子模型 体系内所含各种物质的分子和原子的动能（平动、转动、振动）、势能（各质点互相吸引和排斥）、电子和核的能量的总和，称为“热力学能”。也称“内能” (Internal energy)。 符号：U第11页/共84页热（heat）——由于温度不同而在体系和环境之间交换或传递的能量。 符号：Q 体系从环境吸热：Q 0 体系向环境放热：Q 0 能量能量第12页/共84页功（work）——除“热”之外， 其它形式被传递的能量。 符号：WW=F×L=P×S×L=-P?V (?V = Vf - Vi)第13页/共84页热和功不是体系固有的性质，是过程的体现1.体系的状态不变（没有经历热力学过程）无热和功2.体系的状态改变（发生一个“过程”）体系与环境有能量交换，有热或功。第14页/共84页内能的变化与过程无关内能：描述状态的函数第15页/共84页热和功都不是状态函数，其值与“途径”有关 内能、热、功状态与状态函数广度（容量）性质和强度性质状态I状态IIU2=U1+Q+WU2-U1=Q+W?U=Q+W?U热力学第一定律U1U2第16页/共84页2.1.6 热力学第一定律 The first law of thermodynamics第17页/共84页1882年，德国物理学家J·R·Meyer（迈尔）提出： “自然界的一切物质都具有能量，能量具有各种不同的形式，可以从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递过程中能量的总值不变”。 The energy of an isolated system is constant You can’t get something from nothing!第18页/共84页“热力学第一定律”的数学表达式：△U = Uf－Ui＝ Q + W物理意义： 封闭体系经历一过程时，体系从环境吸的热，以及环境对体系做的功，全部用来增加该体系的热力学能。△U = Uproducts－Ureactants＝ Q + W环境孤立体系“能量守恒与转化定律”。 △U（孤立）= 0体系第19页/共84页2.2 热化学 2.2.1 反应的热效应A(s)+B(aq)=D(g)+E(aq) ?Q在不做其它功（有用功）且恒容或恒压条件下，一个化学反应的产物的温度回复