《工程化学》课程教学资源_课件2020版_1-1 化学反应的基本规律（1）

加东理工大彩 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 第一章 化学反应的基本规律 第一节化学反应中的能量关系

第一章 化学反应的基本规律 第一节 化学反应中的能量关系

化学反应是反应物分子中旧 键的削弱、断裂和产物分子新键 形成的过程。前者需要吸收能量， 后者则会释放能量。 因此，化学反应过程往往伴 随有能量的吸收或释放。（能量形 式可不同)

2025/4/2 化学反应是反应物分子中旧 键的削弱、断裂和产物分子新键 形成的过程。前者需要吸收能量, 后者则会释放能量。 因此，化学反应过程往往伴 随有能量的吸收或释放。(能量形 式可不同)

如：煤燃烧时放热； 碳酸钙分解要吸热； 原电池反应可产生电能； 电解食盐水要消耗电能； 镁条燃烧时会放出耀眼的光； 叶绿素在光作用下使二氧化碳 和水转化为糖类

2025/4/2 如：煤燃烧时放热； 碳酸钙分解要吸热； 原电池反应可产生电能； 电解食盐水要消耗电能； 镁条燃烧时会放出耀眼的光； 叶绿素在光作用下使二氧化碳 和水转化为糖类

一基本概念和术语 体系和环境 ●体系：所需研究的那部分物质或空间。 ●环境：体系之外与体系有一定联系的 其它物质或空间。 体系 物质 能量 环境 敞开体系 体系封闭体系 孤立体系

2025/4/2 1-3-1基本概念和术语 一 .基本概念和术语 体系和环境 体系: 所需研究的那部分物质或空间。 环境: 体系之外与体系有一定联系的 其它物质或空间。 体系 环境 物质 能量 体系 敞开体系 封闭体系 孤立体系

力东理工大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 三种热力学系统 系统可分为下述三类：按系统与环境间物质和能量 的交换 故开系统 封闭系统 孤立系统 有质量和能量交换 只有能量交换 无质量和能量交换 烧杯 试剂瓶 保温杯

有质量和能量交换 敞开系统 只有能量交换 封闭系统 无质量和能量交换 孤立系统 三种热力学系统 系统可分为下述三类：按系统与环境间物质和 能量 的交换 烧杯 试剂瓶 保温杯

力东理工大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 二、热力学第一定律 热力学第一定律又称能量宁恒定律 焦耳等人发现的 状态(I) o w 状态（Ⅱ）》 U U2 U2-U=△U=Q+W=士Q士W △U-(Q+W0=0或△U=±Q±W Q,W前的正负号：以体系为中心，体系得到为正，体系失 去为负 能量的形式可以相互转化，但总值不变

U – (Q + W) = 0 或 U = ±Q ± W Q ,W前的正负号：以体系为中心，体系得到为正，体系失 去为负． 热力学第一定律又称能量守恒定律 二、热力学第一定律 焦耳等人发现的 能量的形式可以相互转化，但总值不变 状态（I） Q W 状态 （II） U1 U2 U2 -U1= U =Q+W=±Q±W

归东理工大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 1.热力学能U(又称内能) 系统内部所有各种运动的能量的总和，分子、 原子的动能、势能以及原子核内部的能量，绝 对值无法测出，但变化时的值△U可以测定出 来，单位（J或kJ) 热力学能是乐统的状态函数，只要温度T 压力卫、体积V和物质的量等状态因素被确 定时，U值就被确定

1.热力学能U（又称内能） 系统内部所有各种运动的能量的总和，分子、 原子的动能、势能以及原子核内部的能量，绝 对值无法测出，但变化时的值△U可以测定出 来，单位（J 或 kJ） 热力学能 U 是系统的状态函数，只要温度 T、 压力 p、体积 V 和物质的量 n 等状态因素被确 定时，U 值就被确定

归家理工大军 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 2.热和功： 热：系统与环境之间由于存在温差而传递 的能量 2与冷热程度无关，只有在能量传递中才 有意义。 体系（系统）吸收能量2+>0 能量增加 体系（系统)放出能量Q-<0 能量减少

2.热和功： 热：系统与环境之间由于存在温差而传递 的能量 Q 与冷热程度无关，只有在能量传递中才 有意义。 体系（系统）放出能量 Q－ ＜ 0 能量减少 体系（系统）吸收能量 Q ＋＞ 0 能量增加

3.功(W月 加东理工大彩 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 体系与环境之间除热之外以其它形式 传递的能量。 规定：体系对环境做功，W0(得功) 体积功：W=-Fx×l =-pex·Al Pex V =-Px(Y2-) =-Pex·AV 非体积功 功不是状态函数

规定： 体系与环境之间除热之外以其它形式 传递的能量 。 W = −F l ex 非体积功 功不是状态函数 pex V1 l 体积功： 体系对环境做功，W0（得功） 3.功( W ): = −pex V ( ) = − pex V2 −V1 = − p  Al ex

归本理工大写 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 某过程中，系统从环境吸收40kJ的热，对环境做功20kJ, 求该过程中系统的热力学能变。 解： 由热力学第一定律解得： △U(系统)=Q+W=40kJ+(-20kJ)=20kJ 即完成这一过程后，系统净增了20kJ的热力学能。 QW前的正负号：体系为中心，体系得到能量为正， 体系失去能量为负

某过程中，系统从环境吸收 40 kJ 的热，对环境做功 20 kJ， 求该过程中系统的热力学能变。 即完成这一过程后，系统净增了 20 kJ 的热力学能。 解： 由热力学第一定律解得： U(系统) = Q + W = 40 kJ + (−20 kJ ) = 20 kJ Q W前的正负号：体系为中心，体系得到能量为正， 体系失去能量为负