《无机化学》课程教学资源（PPT课件）第二章 化学热力学基础 Chemical thermodynamics

第2章化学热力学基础Chemical thermodynamics化学热力学···研究化学反应过程中能量变化规律解决反应热量、方向、限度等问题

第2章 化学热力学基础 Chemical thermodynamics 化学热力学 研究化学反应过程中能量变化规律 解决反应热量、方向、限度等问题

2-1 热力学第一定律2-1-1、热力学基本概念1、体系(system)与环境(surroundings)体系：被研究的对象或空间，又称系统。环境：体系以外与其密切相关的部分

2-1-1、热力学基本概念 1、体系(system)与环境(surroundings) 体系 ：被研究的对象或空间，又称系统。 环境 : 体系以外与其密切相关的部分。 2-1 热力学第一定律

物质体系环境体系分类：能量物质+能量开体系（opensystem)：能量最常见封闭体系(closed system)：孤立体系(isolated system)：Watervapor什HeatHeat(a)(b)(c)

体系分类： 体系 环境 物质 能量 最常见 敞开体系 (open system): 封闭体系 (closed system): 孤立体系 (isolated system): 物质 + 能量 能量 ？

非聚集2、状态（state)与状态函数(statefunction）状态状态：体系所有物理化学性质的综合表现状态函数：描述体系状态的物理量(p、V、n、T)(1）特征：a、状态一定，状态函数值一定b、状态函数的变化量只与系统的始态和终态有关，而与变化途径无关理想气体理想气体T-300KT-350K理想气体T-280KAT-350K-300K-50K

2、状态(state)与状态函数(state function) 状态: 体系所有物理化学性质的综合表现 状态函数: 描述体系状态的物理量（p、V、n、T ) （1）特征: a、状态一定，状态函数值一定 b、状态函数的变化量只与系统的始 态和终态有关，而与变化途径无关 理想气体 T=300K 理想气体 理想气体 T=350K T=280K △T=350K-300K=50K 非聚集 状态

C、体系各状态函数间相互联系、相互制约。d、同一状态下状态函数的组合仍为体系的状态函状态函数有特征，状态一定值一定殊途同归变化等，周而复始变化零。（2）分类：按其与体系中物质数量的关系分为两类。容量（广度）性质：与物质的量成正比，具有加合性。(extensiveproperty)如：V、m、n等强度性质：与物质的量无关，无加合性。如：温度、蒸气压、密度等(intensiveproperty)

c、体系各状态函数间相互联系、相互制约。 d、同一状态下状态函数的组合仍为体系的状态函 数，但不同状态下状态函数的组合不能成为状 态函数。 如 ：△T=T2－T1，△T就不是状态函数。 （2）分类：按其与体系中物质数量的关系分为两类。 状态函数有特征，状态一定值一定， 殊途同归变化等，周而复始变化零。 如：V、m、n等 如：温度、蒸气压、密度等 与物质的量成正比，具有加合性。 与物质的量无关，无加合性。 容量（广度）性质： 强度性质： (extensive property) (intensive property)

3、过程（process）与途径(path）过程：系统状态发生的任何变化等温(isothermal)过程：T,=T,=T外等压(isobar)过程：Pi=P2=P外热力学过程等容(isovolume)过程：Vi=V2绝热(adiabatic)过程：Q=0循环（cyclic）过程B途径：完成过程的具体步骤L

3、过程(process)与途径(path) 过程：系统状态发生的任何变化 等温 (isothermal) 过程：T1= T2 = T外 等压 (isobar) 过程：p1= p2 = p外 等容 (isovolume) 过程： V1= V2 绝热 (adiabatic) 过程：Q = 0 循环 (cyclic) 过程 途径：完成过程的具体步骤 热力学过程 A B

恒温过程298 K,101.3 kPa298K,506.5kPa途径(II)实恒压过程恒压过程际途径(II)过程(1)375 K, 101.3 kPa375 K, 506.5 kPa恒温过程

298 K，101.3 kPa 298K，506.5 kPa 375 K，101.3 kPa 375 K，506.5 kPa 恒温过程 途径(II) 恒 压 过 程 途 径 恒温过程 (I) 恒 压 过 程 (II) 实 际 过 (I) 程

4 、热(heat)和功(work)环境(1)热差而传递的能量称为热QO或kJ。W0体系对环境做功（体系失功）：W<0

4 、热(heat)和功(work) （1）热 ( Q ) 体系与环境间因温差而传递的能量称为热 系统吸热 : Q > 0 系统放热: Q 0 体系对环境做功（体系失功）：W < 0 体 系 Q﹥ Q﹤ 热 功 环 境 w﹥ w﹤ 体 系 Q﹥ Q﹤ 热 功 环 境 w﹥ w﹤

功的形式：体积功（W）：体系体积变化反抗外力作用所做的功非体积功(W):体积功外其它功（电功、表面功等）体积功的计算：W=-F外×l=-P外-A.lpex= - P外(V2 - V)Vi=-P外·AV一般情况下，气相反应以做体积功为主，氧化还原反应以做电功为主

功的形式： 体积功（We）：体系体积变化反抗外力作用所做的功 非体积功(Wf ):体积功外其它功（电功、表面功等） 一般情况下，气相反应以做体积功为主，氧 化还原反应以做电功为主。 体积功的计算： pex V1 l V2 A W = - F外 l = - p外A  l = - p外(V2 – V1 ) = - p外V

5、热力学能(U)(thermodynamic energy)(内能）系统内部含有的总能量称为热力学能包括体系内质点的内动能（平动能振动能、转动能）、微粒间相互作用所产生的势能等，但不包括体系整体运动的动能和在外力场中的位能。其绝对值难以确定，只能测定到△U。状态函数广度性质（加合性）

5、热力学能 (U)(thermodynamic energy) 包括体系内质点的内动能（平动能、 振动能、转动能）、微粒间相互作用 所产生的势能等，但不包括体系整体 运动的动能和在外力场中的位能。 其绝对值难以确定，只能测定到 U。 状态函数 系统内部含有的总能量称为热力学能（内能） 广度性质(加合性)