【高中化学奥林匹克竞赛辅导资料】物理化学之化学热力学
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热力学所研究的宏观性质中,有些是可测量的,如温 度、压力等，而另一些是不可测量的，如内能、焓 等。
1.2基本概念——热与功
热（heat）
体系与环境之间因温差而传递的能量称为
热，用符号Q 表示。 Q的取号：
体系吸热，Q>0；
体系放热，Q<0 。
功（work）
体系与环境之间传递的除热以外的其它能量 都称为功，用符号W表示。
3）多做习题，通过独立解题，加深对课程内容 的理解，检查对课程的掌握程度，培养自己独立 思考问题和解决问题的能力。
4）多联系实际，多观察生活，多培养自己的兴趣。
1.1化学热力学的研究ห้องสมุดไป่ตู้容
1.研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及 其转换过程中所遵循的规律；
2.研究各种物理变化和化学变化过程中所发生的 能量效应； 3.研究化学变化的方向和限度及外界条件（如温 度、压力、浓度等）对反应的方向和限度的影 响。
0.3 物理化学的学习方法
1)注意学习前人提出问题、解决问题的逻 辑思维方法，反复体会感性认识和理性认 识的相互关系。密切联系实际，勤于思考， 善于讨论（辩）敢于质疑，勇于创新。
2）注意各章节间及各物理量间的联系，要理解 各物理量的物理意义及特征，灵活掌握一些主 要公式的使用条件。
0.3 物理化学课程的学习方法
功可分为膨胀功和非膨胀功两大类。W的取号：
环境对体系作功，W>0；体系对环境作功，W<0 。
Q和W都不是状态函数，其数值与变化途径有关。
1.2基本概念——热力学能
热力学能（thermodynamic energy）以 前称为内能（internal energy）,它是指体 系内部能量的总和，包括分子运动的平动能、 分子内的转动能、振动能、电子能、核能以 及各种粒子之间的相互作用位能等。
热力学第一定律侧重于研究量的转化规律,而热 力学第二定律则侧重于研究质的变化规律.
1.2基本概念
体系（System）与环境（surroundings） 简单而言，体系即研究之对象。而与体系密切相关 、影响所及的那部分物质或空间称为环境。
如南普陀寺前有两座白塔与如南普陀寺前的两座白 塔虽仅一字之差,但体系与环境完全相反。 体系分类 （1）敞开体系（open system） 体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换。
对那些变化极快的过程，如爆炸，快速燃烧，体 系与环境来不及发生热交换，那个瞬间可近似作 为绝热过程处理。
（5）循环过程（cyclic process) 体系从始态出发，经过一系列变化后又回
到了始态的变化过程。在这个过程中，所有状态 函数的变量等于零。
1.2基本概念
体系的性质
体系的性质取决于体系的状态，但由于目前 还无法确定一个具有大量粒子组成的体系的状态。 因此，我们采用反其道而行之的方法，即用体系 的宏观性质来描述体系的热力学状态，这些宏观 性质又称为热力学变量。可分为两类：
物理化学之
热力学平衡
0.1什么是物理化学？
物理化学是化学的理论基础，是联系无机、有机、 分析等先行课程与后续专业课程的纽带（定位）。
从研究化学现象和物理现象之间的相互联系入 手，借助数学和物理学的理论从而探求化学变 化中具有普遍性的包含宏观到微观的基本规律 （平衡规律和速率规律）（定义）。在实验方 法上主要采用物理学中的方法。
物理化学是集数学的灵活、物理的抽象、化 学的繁杂于一体的综合性学科。
0.2学习物理化学的目的
实践表明，凡具有较好物理化学素养的学生， 往往思维更敏捷、视野更开阔、解题更灵活；由 于有较好的理论基础，他们更容易触类旁通，更 容易发现问题、更敢于提出问题。一位学生给物 化老师的信中说到：物化是一门令人爱恨（怕） 交加的课程，当你走得越远，才会发现她离你很 近。可见物理化学（含结构化学）课程在培养创 新人才方面的作用与地位。
（2）封闭体系（closed system） 体系与环境之间无物质交换，但有能量交换。
1.2基本概念
（3）孤立体系（isolated system） 体系与环境之间既无物质交换，又无能量交换，
故又称为隔离体系。有时把封闭体系和体系影响所及 的环境一起作为孤立体系来考虑。
体系与环境之间是否存在着物质或能量的交换是体 系分类的依据。而体系与环境间的物质或能量的交 换是在界面上进行的。体系(环境）与环境（体系） 可视为能量的“受体”与“授体”。
广度性质（extensive properties） 又称为容量性质，它的数值与体系的物质的
量成正比，如体积、质量、熵等。这种性质有加 和性。
1.2基本概念
强度性质（intensive properties） 它的数值取决于体系自身的特点，与体系的数
量无关，不具有加和性，如温度、压力等。指定 了物质的量的容量性质即成为强度性质，如摩尔 热容。
物质传递，即体系处于化学平衡和相平衡。
1.2基本概念
热力学平衡态的特征： 1、吸热使体系温度升高，放热使体系温度降 低，即热容Cv＞0。 2、增加压力使体积减少，减少压力使体积增加。
3、增加反应物使势差扩大，增加产物使势差 减少。
热力学平衡态==力敌+势均
1.2基本概念
变化过程 （1）等温过程（isothermal process)
在变化过程中，体系的始态温度与终态温度 相同，并等于环境温度。
（2）等压过程（isobaric process) 在变化过程中，体系的始态压力与终态压力
相同，并等于环境压力。
（3）等容过程（isochoric process) 在变化过程中，体系的容积始终保持不变。
1.2基本概念
（4）绝热过程（adiabatic process) 在变化过程中，体系与环境不发生热的传递。
1.2基本概念
状态与状态函数
体系的一些性质，其数值仅取决于体系所处 的状态，而与体系的历史无关；它的变化值仅取 决于体系的始态和终态，而与变化的途径无关。 具有这种特性的物理量称为状态函数（state function）。
状态函数的特性可描述为：异途同归，值变 相等；周而复始，数值还原。
1.2基本概念
热力学平衡态 热力学平衡态包括下列几个平衡： 热平衡（thermal equilibrium）
体系各部分温度相等，即不存在温度梯度。
力平衡（mechanical equilibrium） 体系各部的压力都相等。
物质平衡（material equilibrium） 指体系内部既无化学反应发生，也无各相间的
1.2基本概念——热与功
热（heat）
体系与环境之间因温差而传递的能量称为
热，用符号Q 表示。 Q的取号：
体系吸热，Q>0；
体系放热，Q<0 。
功（work）
体系与环境之间传递的除热以外的其它能量 都称为功，用符号W表示。
3）多做习题，通过独立解题，加深对课程内容 的理解，检查对课程的掌握程度，培养自己独立 思考问题和解决问题的能力。
4）多联系实际，多观察生活，多培养自己的兴趣。
1.1化学热力学的研究ห้องสมุดไป่ตู้容
1.研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及 其转换过程中所遵循的规律；
2.研究各种物理变化和化学变化过程中所发生的 能量效应； 3.研究化学变化的方向和限度及外界条件（如温 度、压力、浓度等）对反应的方向和限度的影 响。
0.3 物理化学的学习方法
1)注意学习前人提出问题、解决问题的逻 辑思维方法，反复体会感性认识和理性认 识的相互关系。密切联系实际，勤于思考， 善于讨论（辩）敢于质疑，勇于创新。
2）注意各章节间及各物理量间的联系，要理解 各物理量的物理意义及特征，灵活掌握一些主 要公式的使用条件。
0.3 物理化学课程的学习方法
功可分为膨胀功和非膨胀功两大类。W的取号：
环境对体系作功，W>0；体系对环境作功，W<0 。
Q和W都不是状态函数，其数值与变化途径有关。
1.2基本概念——热力学能
热力学能（thermodynamic energy）以 前称为内能（internal energy）,它是指体 系内部能量的总和，包括分子运动的平动能、 分子内的转动能、振动能、电子能、核能以 及各种粒子之间的相互作用位能等。
热力学第一定律侧重于研究量的转化规律,而热 力学第二定律则侧重于研究质的变化规律.
1.2基本概念
体系（System）与环境（surroundings） 简单而言，体系即研究之对象。而与体系密切相关 、影响所及的那部分物质或空间称为环境。
如南普陀寺前有两座白塔与如南普陀寺前的两座白 塔虽仅一字之差,但体系与环境完全相反。 体系分类 （1）敞开体系（open system） 体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换。
对那些变化极快的过程，如爆炸，快速燃烧，体 系与环境来不及发生热交换，那个瞬间可近似作 为绝热过程处理。
（5）循环过程（cyclic process) 体系从始态出发，经过一系列变化后又回
到了始态的变化过程。在这个过程中，所有状态 函数的变量等于零。
1.2基本概念
体系的性质
体系的性质取决于体系的状态，但由于目前 还无法确定一个具有大量粒子组成的体系的状态。 因此，我们采用反其道而行之的方法，即用体系 的宏观性质来描述体系的热力学状态，这些宏观 性质又称为热力学变量。可分为两类：
物理化学之
热力学平衡
0.1什么是物理化学？
物理化学是化学的理论基础，是联系无机、有机、 分析等先行课程与后续专业课程的纽带（定位）。
从研究化学现象和物理现象之间的相互联系入 手，借助数学和物理学的理论从而探求化学变 化中具有普遍性的包含宏观到微观的基本规律 （平衡规律和速率规律）（定义）。在实验方 法上主要采用物理学中的方法。
物理化学是集数学的灵活、物理的抽象、化 学的繁杂于一体的综合性学科。
0.2学习物理化学的目的
实践表明，凡具有较好物理化学素养的学生， 往往思维更敏捷、视野更开阔、解题更灵活；由 于有较好的理论基础，他们更容易触类旁通，更 容易发现问题、更敢于提出问题。一位学生给物 化老师的信中说到：物化是一门令人爱恨（怕） 交加的课程，当你走得越远，才会发现她离你很 近。可见物理化学（含结构化学）课程在培养创 新人才方面的作用与地位。
（2）封闭体系（closed system） 体系与环境之间无物质交换，但有能量交换。
1.2基本概念
（3）孤立体系（isolated system） 体系与环境之间既无物质交换，又无能量交换，
故又称为隔离体系。有时把封闭体系和体系影响所及 的环境一起作为孤立体系来考虑。
体系与环境之间是否存在着物质或能量的交换是体 系分类的依据。而体系与环境间的物质或能量的交 换是在界面上进行的。体系(环境）与环境（体系） 可视为能量的“受体”与“授体”。
广度性质（extensive properties） 又称为容量性质，它的数值与体系的物质的
量成正比，如体积、质量、熵等。这种性质有加 和性。
1.2基本概念
强度性质（intensive properties） 它的数值取决于体系自身的特点，与体系的数
量无关，不具有加和性，如温度、压力等。指定 了物质的量的容量性质即成为强度性质，如摩尔 热容。
物质传递，即体系处于化学平衡和相平衡。
1.2基本概念
热力学平衡态的特征： 1、吸热使体系温度升高，放热使体系温度降 低，即热容Cv＞0。 2、增加压力使体积减少，减少压力使体积增加。
3、增加反应物使势差扩大，增加产物使势差 减少。
热力学平衡态==力敌+势均
1.2基本概念
变化过程 （1）等温过程（isothermal process)
在变化过程中，体系的始态温度与终态温度 相同，并等于环境温度。
（2）等压过程（isobaric process) 在变化过程中，体系的始态压力与终态压力
相同，并等于环境压力。
（3）等容过程（isochoric process) 在变化过程中，体系的容积始终保持不变。
1.2基本概念
（4）绝热过程（adiabatic process) 在变化过程中，体系与环境不发生热的传递。
1.2基本概念
状态与状态函数
体系的一些性质，其数值仅取决于体系所处 的状态，而与体系的历史无关；它的变化值仅取 决于体系的始态和终态，而与变化的途径无关。 具有这种特性的物理量称为状态函数（state function）。
状态函数的特性可描述为：异途同归，值变 相等；周而复始，数值还原。
1.2基本概念
热力学平衡态 热力学平衡态包括下列几个平衡： 热平衡（thermal equilibrium）
体系各部分温度相等，即不存在温度梯度。
力平衡（mechanical equilibrium） 体系各部的压力都相等。
物质平衡（material equilibrium） 指体系内部既无化学反应发生，也无各相间的