化学热力学初步-热效应-245609740省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件.pptx

1第3章化学热力学初步 3-1化学反应中能量改变 3-2化学反应方向 CO2+NaC(diamond)+Na2CO3440?C,800atm12hr能量问题方向问题快慢问题程度问题Energyisverymuchachemicaltopic.1/32

23-1-1化学热力学基本概念系统:研究对象（也称体系，system）。环境(surroundings):系统以外与系统亲密相关其它部分。敞开(open)系统:现有能量交换，又有物质交换。封闭(closed)系统:只有能量交换，没有物质交换。孤立(isolated)系统:既无物质交换，又无能量交换。3－1化学反应中能量改变1．系统与环境2/32

32．状态与状态函数状态：系统一切物理和化学性质综合表现。状态函数：确定系统状态物理量。通惯用体积、温度、压力、密度等宏观物理量来描述状态。状态函数特点：①状态一定，状态函数一定。②改变值只与始态、终态相关，与改变路径无关。3/32

4路径1路径2状态函数改变量?X=X终–X始298.15K,6kPa,2L298.15K,2kPa,6L298.15K,4kPa,3L6kPa4kPa2kPa理想气体恒温膨胀始态终态广度性质：含有加和性，如体积、质量、内能（与物质量n相关）强度性质：不含有加和性，如温度、压力、密度（与n无关）4/32

53．过程与路径当体系由一个状态到另一个状态发生改变时，这个改变称为过程（如固体溶解、液体蒸发、化学反应等），完成这个改变详细步骤就称为路径。等温过程：T1=T2，即?T=0等压过程：p1=p2，即?p=0等容过程：V1=V2，即?V=05/32

64．热力学标准态溶液标准态：b?=1mol·kg-1，惯用c?=1mol·L-1热力学标准态未要求温度，通常取298.15K。标准态要求：在标准压力（p?=100kPa）下物质聚集状态（理想气体；纯液体和固体）。比如：298.15K时标准态H2O(l),O2(g)。6/32

75.功和热：体系与环境能量交换形式。功W:除热以外系统与环境之间其它被传递能量。环境对系统作功:W0；系统对环境作功:W0注意：有参考书中要求与之相反。功和热不是状态函数(对应于改变，不决定体系状态)。热Q:系统与环境因温度不一样而传递能量。体系吸热Q0，放热Q0。7/32

86.热力学能（内能）U：系统内部各种能量总和。包含体系内分子运动动能、分子间相互作用能及分子中原子、电子运动能等。U是状态函数，无绝对数值。?U=U2?U1对于理想气体恒温改变：△U=0?8/32

93-1-2热力学第一定律热力学第一定律即能量守恒定律：“能量既不能创造，也不能毁灭，自然界中能量能够从一个形式转化为另一个形式，总能量不变。”热力学第一定律有很各种表述方式，如“第一类永动机是不能造成”等。9/32

10封闭体系内能改变(△U)等于体系从环境所吸收热量(Q)加上环境对体系所做功(W)。热力学第一定律数学表示式：△U＝Q+W△U：(＋)内能增加，(－)内能降低Q：(＋)吸热(endothermic),(－)放热(exothermic)W：(＋)环境对体系做功,(－)体系对环境做功U1U2QW10/32

11解：体系吸收热量 Q＝＋854J例：在78.3℃及100kPa下，1g乙醇蒸发变成630cm3乙醇蒸气时，吸热854J，求内能改变△U。W＝-p△V＝-100kPa×0.63L＝-63J（忽略液态乙醇所占体积，考虑乙醇液体体积，准确计算误差很小）∴△U＝Q+W＝854J－63J＝＋791J 以上结果表示1g乙醇在78.3℃气化时，吸收854J热量，对环境做63J功，其内能增加791J。11/32

123－1－3反应进度(ξ)ξ为参加反应任一物质（A、B、G或D）在某一时刻物质量改变与其化学计量系数比值。当反应aA+bB→gG+dD进行到t时刻时，各物质物质量分别为n(A),n(B),n(G),n(D),反应进度定义为： 其中vA、vB、vG、vD称为各物质化学计量数vA=-a；vB=-b；vG=g；vD=d12/32

例：对于化学反应O2(g)＋2H2(g