1、化学热力学初步 Preliminary Study on Chemical Thermodynamics 热力学的研究内容 化学反应中 能量 的变化 化学反应进行的 方向 化学反应进行的 限度 仅涉及物质宏观性质的变化，不涉及物质的微观结构；仅涉及反应的始态、终态，不考虑反应过程中分子的微观 反应机理。 从系统热现象的大量观测事实出发，通过逻辑推理和演绎，归纳总结出关亍物质各种宏观性质之间的关系、宏观过程进行的方向及限度。 热力学第一定律、热化学和盖斯定律 一 热力学第三定律和标准熵 二 热力学第二定律和吉布斯自由能 三 化学热力学术语 根据 体系 与 环境 之间 物质和能量 的交换关系，将体
2、系分为三类 ： 敞开体系 孤立体系 封闭体系 体系和环境 体系存在的形式 状态 确定体系状态的 物理量，如 n、 p、 V、 T 。 状态函数 用方程式的形式表示状态 函数如， pV = nRT。 状态方程 状态、状态函数和状态方程 体系发生 变化前 的状态 始 态 体系发生 变化后 的状态 终 态 始态和终态 量度性质（广度性质） 具有加和性，如体积 V 强度性质 不具有加和性，如温度 T VN2 nN2 VO2 nO2 VN2 nN2 VO2 nO2 + + 量度性质和强度性质 体系的状态从 始态 变到 终态 过程 体系变化过程采取的每一种具体步骤 途径 过程和途径 等压过程 等容过程 等
3、温过程 p = 0 V = 0 T = 0 P始 =P终 =P外 V始 =V终 过程和途径 始态 终态 0.5 atm 4dm3 1 atm 2 dm3 2 atm 1dm3 4 atm 0.5dm3 等温膨胀 等温压缩 等温压缩 等温膨胀 显热 ：温差 (T)引起的热交换 潜热 ：体系相变引起的热交换 热 用符号 “ Q” 表示 在热力学中，除了 热 的形式以外，其他各种被传递的能量叫 做 功 。 功 热量和功的 单位 ： J焦耳或 kJ千焦。 热和功 用 符号 “ W” 表示 体系在反抗外界压强发生体积变化时产生的功称为体积功。 体积功 l 始态 I 终态 II W =F l F= p S
4、 W = p S l=p V 体积功和可逆过程 反抗恒外压过程 1 向真空膨胀（自由膨胀）过程 2 W = p V = p (V2-V1) 气体 真空 p = 0 W = 0 简单过程体积功的计算 可逆膨胀过程 例如 example For 某体系的等温膨胀过程反抗恒外压一次膨胀 W = p2 (V2-V1) p1,V1,T1 p2,V2,T1 T p V1 V2 p2V2 p1V1 V 一次膨胀 可逆膨胀过程 例如 example For 反抗恒外压两次膨胀 p1,V1 p W1 p ,V p2 W2 p 2,V 2 p V1 V2 p2V2 p1V1 V 二次膨胀 p V W = W 1+
5、 W2 = p (V -V1) + p2 (V2- V ) 理想气体无数次膨胀 2121n R TW = p d V = d VV理想气体恒温过程： l n l n2112VpW = n R T = n R Tp V1 V2 p2V2 p1V1 无数次膨胀 V pex=p 可逆过程 体系经某一过程，由 S1变为 S2。如能经原途径反向回到S1, 且环境也同时复原，则为可逆过程。 定 义 推动力无限小 , 速度无限慢，时间无限长 , 无限接近平衡。 改变推动力方向 , 过程按原途径反向进行 , 体系和环境同时复原。 可逆过程做功效率最高。 特征 热力学能 体系内一切能量的总和叫做体系的热力学能。也称内能，通常用 U 表示。 热力 学能 热力学能是体系的状态函数，具有加和性。 无绝对值，理想气体的内能只是温度的函数。 改变体系内能的两种方式： 通过做功的方式将机械能转换为物体的内能。 钻木取火 通过热量传递提高物体内能。 烤火
