《化学热力学》PPT课件
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《化学热力学》课件
总结词
详细描述
05
CHAPTER
和实际生产数据，对化学反应过程进行优化与设计。
要点一
要点二
详细描述
在化学工业中，通过对热力学数据的分析，可以指导反应过程的优化与设计。例如，通过分析反应速率常数、活化能等数据，可以优化反应条件，如温度、压力、浓度等，以达到理想的反应效果。同时，热力学数据也是新型反应过程和工艺开发的重要依据。
02
01
04
03
随着科技的不断发展和人类对能源、环境等问题的关注度不断提高，化学热力学将面临更多的挑战和机遇。
未来化学热力学的研究将更加注重绿色环保和可持续发展，为解决能源危机和环境问题提供更多可行的方案和技术支持。
随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，化学热力学将更加注重计算机模拟和实验验证的结合，以更加精准地预测和优化化学反应和相变化过程。
未来化学热力学的研究将更加注重跨学科的交叉融合，如与物理学、生物学、环境科学等领域的结合，以解决更加复杂的问题。
THANKS
感谢您的观看。
目的
定义
化工生产
化学热力学理论在化工生产过程中用于优化反应条件，提高产率和降低能耗。
新能源开发
通过化学热力学原理研究新能源转化和储存技术，如燃料电池、太阳能电池等。
环境科学
化学热力学在环境科学领域用于研究污染物治理和资源回收等问题。
03
02
01
从19世纪中叶开始，科学家们开始研究化学反应中的能量转化问题，奠定了化学热力学的基础。
总结词
自由能变化是化学反应过程中体系自由能的变化，用于衡量反应过程中的能量和熵的综合效应。
详细描述
自由能变化是焓变和熵变的综合结果，其变化值可以用于判断反应是否自发进行。在等温、等压条件下，自发反应总是向着自由能减少的方向进行。自由能变化的大小和方向对化学反应的方向和平衡状态具有决定性影响。
详细描述
05
CHAPTER
和实际生产数据，对化学反应过程进行优化与设计。
要点一
要点二
详细描述
在化学工业中，通过对热力学数据的分析，可以指导反应过程的优化与设计。例如，通过分析反应速率常数、活化能等数据，可以优化反应条件，如温度、压力、浓度等，以达到理想的反应效果。同时，热力学数据也是新型反应过程和工艺开发的重要依据。
02
01
04
03
随着科技的不断发展和人类对能源、环境等问题的关注度不断提高，化学热力学将面临更多的挑战和机遇。
未来化学热力学的研究将更加注重绿色环保和可持续发展，为解决能源危机和环境问题提供更多可行的方案和技术支持。
随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，化学热力学将更加注重计算机模拟和实验验证的结合，以更加精准地预测和优化化学反应和相变化过程。
未来化学热力学的研究将更加注重跨学科的交叉融合，如与物理学、生物学、环境科学等领域的结合，以解决更加复杂的问题。
THANKS
感谢您的观看。
目的
定义
化工生产
化学热力学理论在化工生产过程中用于优化反应条件，提高产率和降低能耗。
新能源开发
通过化学热力学原理研究新能源转化和储存技术，如燃料电池、太阳能电池等。
环境科学
化学热力学在环境科学领域用于研究污染物治理和资源回收等问题。
03
02
01
从19世纪中叶开始，科学家们开始研究化学反应中的能量转化问题，奠定了化学热力学的基础。
总结词
自由能变化是化学反应过程中体系自由能的变化，用于衡量反应过程中的能量和熵的综合效应。
详细描述
自由能变化是焓变和熵变的综合结果，其变化值可以用于判断反应是否自发进行。在等温、等压条件下，自发反应总是向着自由能减少的方向进行。自由能变化的大小和方向对化学反应的方向和平衡状态具有决定性影响。
化学热力学基础PPT课件
§2.1 热力学第一定律
第2章 化学热力学基础
(Thermochemistry)
§2.1 热力学第一定律
§2.2 热化学
§2.3 化学反应的方向
1
第2章 化学热力学基础
§2.1 热力学第一定律
研究化学反应必须研究的四个问题:
1. 化学反应中能量是如何转化的?
（第3章）
2. 该反应能否自发进行?
（第3章）
（3）孤立系统（Isolated System） 系统和环境之间即无能量交换又无物质交换的 系统。
9
第2章 化学热力学基础
如：
§2.1 热力学第一定律
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
系统
绝热
HCl
HCl
HCl
Zn
Zn
Zn
敞开系统
封闭系统
孤立系统
10
第2章 化学热力学基础
§2.1 热力学第一定律
1mol反应
表示消耗 0.5mol N2，1.5mol H2，生成 1mol NH3。
离开化学方程式谈反应进度是毫无意义的
36
第2章 化学热力学基础
νB
有一反应
N2(g) + 3H2(g)→ 2NH3(g)
t=0： n1(B)/mol 3.0 10.0
0.0
t=t´：n2(B)/mol 2.0 7.0
2.0
Δn(B)/mol -1.0 -3.0
2.0
33
第2章 化学热力学基础
§2.2 热化学
即消耗了 1.0 mol N2，3.0 mol H2，生成了 2.0 mol NH3，那么反应进度变化等于
定 压 过 程
化学热力学基础幻灯片
式中，V——混合气体的总体积
式中，ni/n——称为第i种组分气体的物质的量分数
适用条件：
➢ 分压定律仅适用于理想气体混合物 ➢ 对低压下的真是气体混合物也可以近似适用。
例：在潜水员自身携带的水下呼吸器中充有氧气和氦气混合 气。现将25℃ 0.10MPa的12L He和0.10MPa的46LO2充入体 积为5.0 L的贮罐中。计算在25℃在该罐中两种气体的分压和 混合气体的总压。
3.1.2 液体
1、基本特征：流动性 2、蒸汽压
➢ 敞口容器中，液体会无限制蒸发成蒸汽，直至完全蒸发 ➢ 密闭容器中，液体蒸发有限 饱和蒸汽压：当液体的蒸发速率与蒸汽的凝聚速率相同时，蒸气压达到
平衡。 蒸气压表示液体分子向外逸出的趋势，其大小取决于液体的本性，与
液体的量无关。
3、沸点 沸点：气化先在液体表面发生，温度越高，蒸气压越大。当温度增加到
量方程式的书写有 辨别：3H2+N2=2NH3与1.5H2+0.5N2=0.5NH3，当反应进关度。ζ=1mol时的物
理意义
3.2.2 能量守恒与转化
▪ 系统：所需研究的对象 ▪ 环境：系统之外而与体系有关的部分 ▪ 系统的分类：
➢ 敞开系统：在系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。 ➢ 封闭系统：在系统与环境之间没有物质交换，只有能量交换。 ➢ 孤立系统：在系统与环境之间既没有物质交换，也没有能量交换。 状态函数：确定系统状态的函数，温度、压力、体积、质量、密度、
蒸气压等于外界压力时，气体在液面及液体内部同时发生，内部液体 的气化产生大量气泡上升到液面破裂，即沸腾，此刻的温度即沸点。 液体在一定外压下有固定的沸点，增大外压，沸点上升。
3.1.3 固体
1、基本特征：一定体积、一定形状 2、分类： ➢ 晶体：粒子按一定规则排列，各向异性，有一定沸点 ➢ 无定形体：内部粒子无规则排列，没有固定熔点，各向同
大学化学热力学基础ppt课件
01
耗散结构理论
研究非平衡态系统中自组织现象的理论 框架，探讨系统如何通过自组织形成有 序结构。
02
03
协同学
研究非平衡态系统中各部分之间协同 作用的理论，揭示系统如何通过协同 作用实现自组织过程。
谢谢聆听
03
开放系统
与外界既有能量交换又有物质交换的系统。
热力学平衡态与过程
平衡态
在不受外界影响的条件下，系统各部 分的宏观性质不随时间变化的状态。
热力学过程
系统由一个平衡态转变到另一个平衡 态的经过。
热力学第一定律
内容
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值 保持不变。
热力学性质的计算
热容
系统在某一过程中，温度升高（或降低）1K 所吸收（或放出）的热量，称为该系统在该过 程中的“热容”，用C表示。
热力学温度
热力学温标所表示的温度叫做热力学温度，用T表示， 单位是开尔文（K）。
焓变与熵变
在化学反应中，反应前后物质的焓的差值称为 焓变，用ΔH表示；反应前后物质的熵的差值 称为熵变，用ΔS表示。
03
热化学方程式的书写与计算
04
生成焓与燃烧焓的概念及应用
盖斯定律及应用
盖斯定律的内容与意义 利用盖斯定律计算反应热
热化学方程式的加和与相 减
盖斯定律在工业生产中的 应用
化学反应方向判据
焓变与熵变对反应方向 的影响
沉淀溶解平衡与溶度积 常数
01
02
03
自由能变化与反应方向 的关系
04
影响沉淀溶解平衡的因 素
实际循环效率分析
循环效率定义
评价热机或制冷机性能的重要指标，表示有用功与输入功的比值。循环效率越高，表示 机器性能越好。
无机化学教学3章化学热力学基础PPT课件
反应自发性的判断
1 2
自发反应的定义
自发反应是指不需要外界作用就能自动进行的反 应。
自发性的判断依据
根据热力学第二定律，自发反应总是向着能量降 低、熵增加的方向进行。
3
自发性与焓变和熵变的关系
自发反应总是向着ΔH - TΔS < 0的方向进行，其 中ΔH为焓变，ΔS为熵变，T为绝对温度。
反应热的计算
表述
$Delta U = Q + W$，其中$Delta U$表示系统内能的变化，$Q$表示系统吸 收或放出的热量，$W$表示外界对系统做的功。
热和功的转化
热转化为功
当系统体积膨胀对外做功时，吸收的 热量会部分转化为对外做功。
功转化为热
当外界对系统做功使得系统体积压缩 时，外界所做的功会全部转化为系统 内的热量。
表述
熵增加原理指出，在封闭系统中，总熵（即系统熵与环境熵 的和）总是增加的。
卡诺循环与熵的概念
卡诺循环
卡诺循环是理想化的热机工作过程， 由四个可逆过程组成（等温吸热、等 温放热、绝热膨胀、绝热压缩）。
熵的概念
熵是描述系统混乱度或无序度的物理 量，其值越大，系统的无序度越高。
熵增加原理
表述
解释
应用
04 热力学第三定律
定义与表述
热力学第三定律通常表述为
在绝对零度时，任何完美晶体的熵值为零。
另一种表述为
不可能通过有限步骤将绝对温度降到绝对零度。
绝对熵的求算
根据热力学第三定律，绝对熵可以通 过计算完美晶体在绝对零度时的熵值 来获得。
在计算过程中，需要考虑晶体的原子 排列、分子振动等因素对熵值的影响。
热力学的主要概念
状态函数
化学热力学基础PPT课件
相平衡条件
在三组分系统中，除了温度、压 力恒定外，还需要满足各相中三 组分的摩尔分数相等。
三组分系统
含有三个组分的系统。
相图复杂性
由于三组分系统的自由度增加， 相图的复杂性也显著增加，需要 借助计算机模拟等手段进行分析 。
应用领域
三组分系统相图在石油化工、冶 金、陶瓷等领域有广泛应用，用 于指导多组分体系的分离、提纯 和合成等过程。
热力学第一定律
能量守恒定律
能量不能凭空产生或消失，只能从一种形式转化为另一种 形式。
热力学第一定律的表述
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能 或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保 持不变。
热力学第一定律的数学表达式
ΔU = Q + W，其中ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统 与外界交换的热量，W表示外界对系统所做的功。
工业生产应用
氯碱工业、电解冶炼、有机电化学合成、电化学分析等。
06
界面现象与胶体性质探讨
表面张力和表面能概念引入和计算方法
表面张力定义
作用于液体表面，使液体表面积 缩小的力。
表面能定义
恒温恒压下，增加单位表面积时， 体系自由能的增加值。
计算方法
通过测量液体表面张力或表面能相 关的物理量，如接触角、表面张力 系数等，利用相关公式进行计算。
01
胶体性质
丁达尔效应、电泳现象、布朗运 动等。
02
03
稳定性影响因素
分析方法
电解质种类和浓度、pH值、温 度等。
通过实验研究不同因素对胶体稳 定性的影响，利用相关理论进行 解释和预测。
界面现象在日常生活和工业生产中应用举例
日常生活应用
2024版化工热力学精ppt课件
化工热力学精ppt课件目录•化工热力学基本概念•流体的热物理性质•化工过程能量分析•相平衡与相图分析•化学反应热力学基础•化工热力学在工艺设计中的应用PART01化工热力学基本概念孤立系统与外界既没有物质交换也没有能量交换的系统。
开放系统与外界既有能量交换又有物质交换的系统。
封闭系统与外界有能量交换但没有物质交换的系统。
热力学系统及其分类热力学基本定律热力学第零定律如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡状态，那么这两个系统也必定处于热平衡状态。
热力学第一定律热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
热力学第二定律不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。
状态方程与状态参数状态方程描述系统或它的性质和本质的一系列数学形式。
将系统的物理性质用数学形式表达出来，即建立该系统各状态参数间的函数关系。
状态参数表征体系特性的宏观性质，多数指具有能量量纲的热力学函数（如内能、焓、吉布斯自由能、亥姆霍茨自由能）。
偏微分与全微分概念偏微分在多元函数中，函数对每一个自变量求导数，就是偏导数。
全微分如果函数z = f(x, y) 在(x, y) 处的全增量Δz = f(x + Δx, y + Δy) -f(x, y) 可以表示为Δz = AΔx + BΔy + o(ρ)，其中A、B 不依赖于Δx, Δy 而仅与x, y 有关，ρ = √[(Δx)2 + (Δy)2]，此时称函数z = f(x, y) 在点(x, y) 处可微，AΔx + BΔy 称为函数z = f(x, y) 在点(x, y) 处的全微分。
PART02流体的热物理性质基于实验数据的经验方法利用已有的实验数据，通过拟合、插值等数学手段，得到纯物质的热物理性质随温度、压力等条件的变化规律。
化学第五章化学热力学
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。
状态函数在数学上具有全微分的性质。
2020/6/8
状态方程
体系状态函数之间的定量关系式称为状态方程。
对于一定量的单组分均匀体系，状态函数 T,p,V 之间有一定量的联系。经验证明，只有两个 是独立的，它们的函数关系可表示为：
T=f（p,V） p=f（T,V） V=f（p,T） 例如，理想气体的状态方程可表示为：
等压、等容热效应
反应热效应 当体系发生反应之后，使产物的温度 回到反应前始态时的温度，体系放出或吸收的热量， 称为该反应的热效应。
等压热效应 Qp 反应在等压下进行所产生的热效应
为Q p ，如果不作非膨胀功，则 Qp r H 。
等容热效应 QV 反应在等容下进行所产生的热效应 为 QV ,如果不作非膨胀功， QV rU ,氧弹量热计中 测定的是 QV 。
量成正比，如体积、质量、熵等。这种性质有加 和性。
强度性质 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。
2020/6/8
热力学平衡态
当体系的诸性质不随时间而改变，则体系 就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：
（1）等温过程 在变化过程中，T始=T终=T环。
（2）等压过程 在变化过程中， p始=p终=p环。
（3）等容过程 在变化过程中，V保持不变。 （4）绝热过程 在变化过程中，Q=0。对变化 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。
（5）循环过程 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。
状态函数在数学上具有全微分的性质。
2020/6/8
状态方程
体系状态函数之间的定量关系式称为状态方程。
对于一定量的单组分均匀体系，状态函数 T,p,V 之间有一定量的联系。经验证明，只有两个 是独立的，它们的函数关系可表示为：
T=f（p,V） p=f（T,V） V=f（p,T） 例如，理想气体的状态方程可表示为：
等压、等容热效应
反应热效应 当体系发生反应之后，使产物的温度 回到反应前始态时的温度，体系放出或吸收的热量， 称为该反应的热效应。
等压热效应 Qp 反应在等压下进行所产生的热效应
为Q p ，如果不作非膨胀功，则 Qp r H 。
等容热效应 QV 反应在等容下进行所产生的热效应 为 QV ,如果不作非膨胀功， QV rU ,氧弹量热计中 测定的是 QV 。
量成正比，如体积、质量、熵等。这种性质有加 和性。
强度性质 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。
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热力学平衡态
当体系的诸性质不随时间而改变，则体系 就处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：
（1）等温过程 在变化过程中，T始=T终=T环。
（2）等压过程 在变化过程中， p始=p终=p环。
（3）等容过程 在变化过程中，V保持不变。 （4）绝热过程 在变化过程中，Q=0。对变化 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。
（5）循环过程 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。
化学热力学全PPT课件
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1.3 焓
1 定容热QV
若系统的变化是在等容下进行的，则dV=0， W = -PdV =0，
V 0
U Q +W
QV U
说明：U是状态函数（其微小变化用dU来表示） ，
而Qv是过程量（其微小变化用δ来表示） 。它们在 恒容、不作非体积功的过程时仅仅只是在数值上是 相等的。
第45页/共123页
U UB UA
第36页/共123页
3 热力学第一定律的数学表达式
1） 由实验论证，热、功、内能三者的关系
例1：把100克0℃水放在一绝热套中，内有电阻丝。
水和电阻丝为系统，绝热箱和电池为环境。
第37页/共123页
H2O（l，0℃） 始态A
H2O（l，50℃） 终态B
U1 UB U A W1
”
功（W）: 除热量之外，系统与环境交换
的其他能量。 功的符号：
环境对系统做功 W > 0，“+” 系统对环境做功 W < 0，“-”
第20页/共123页
W = We + Wf
总功
膨胀功、 体积功
(Expansion Work)
非膨胀功、 非体积功
(work except expansion work)
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广度性质与强度性质的关系
➢ 每单位广度性质即强度性质
V / n = Vm
Cp / n = Cp, m
➢ 广度性质÷广度性质 = 强度性质
m/V=ρ
➢ 广度性质×强度性质 = 广度性质
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2 状态与状态函数
状态: 系统的一系列物理量的总和，系统性质的综合表现。
1.3 焓
1 定容热QV
若系统的变化是在等容下进行的，则dV=0， W = -PdV =0，
V 0
U Q +W
QV U
说明：U是状态函数（其微小变化用dU来表示） ，
而Qv是过程量（其微小变化用δ来表示） 。它们在 恒容、不作非体积功的过程时仅仅只是在数值上是 相等的。
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U UB UA
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3 热力学第一定律的数学表达式
1） 由实验论证，热、功、内能三者的关系
例1：把100克0℃水放在一绝热套中，内有电阻丝。
水和电阻丝为系统，绝热箱和电池为环境。
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H2O（l，0℃） 始态A
H2O（l，50℃） 终态B
U1 UB U A W1
”
功（W）: 除热量之外，系统与环境交换
的其他能量。 功的符号：
环境对系统做功 W > 0，“+” 系统对环境做功 W < 0，“-”
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W = We + Wf
总功
膨胀功、 体积功
(Expansion Work)
非膨胀功、 非体积功
(work except expansion work)
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广度性质与强度性质的关系
➢ 每单位广度性质即强度性质
V / n = Vm
Cp / n = Cp, m
➢ 广度性质÷广度性质 = 强度性质
m/V=ρ
➢ 广度性质×强度性质 = 广度性质
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2 状态与状态函数
状态: 系统的一系列物理量的总和，系统性质的综合表现。
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① 均相系统 单相系统 无界面，如：混合气体、NaCl水溶液等 ② 非均相系统 多相系统 有界面，如：不相溶的油和水
编辑ppt
11
第二节 热力学第一定律
一、热和功
系统与环境发生能量交换，有两种形式： -----热和功。热和功单位：J、kJ。
1. 热(heat)
当系统与环境之间因温度的差别而引起了能量交换， 这种被传递的能量称为热，以符号Q表示。
◆标准状态：在温度T 和标准压力pө = 100 kPa下的 该物质的状态，简称为标准状态。(气，固，纯液) ◆ 溶液中溶质B的标准态为：压力p = pө，物质的 量浓度为1 mol·L-1
化学热力学的标准状态未对温度有限
定，任何温度下都有标准状态
编辑ppt ----能量守恒定律
15
◆热力学第一定律的数学表达式
始态 U1
体系吸热Q 体积功W
终态 U2
ΔU =Ｕ２－Ｕ１＝ Q + W
封闭系统发生状态变化时，其热力学能的变化 等于系统吸收的热量与环境向系统做功之和。
编辑ppt
16
三、标准状态
状态函数如热力学能U，在不同的状态时有不 同的数值
规定一个状态作为比较的标准
（根据它与体系中物质的量的关系）
①广度性质。此种性质在一定条件下有加和性， 即数值与体系中物质的量成正比，是体系中各部 分的该性质的总和。如:质量、体积等。
②强度性质。此种性质的数值不随体系中物质的 量而改变，不具有加合性。它仅由体系中物质本 身的特性所决定。如:温度。
编辑pptຫໍສະໝຸດ 8４. 过程 (process)
编辑ppt
3
（１） 敞开系统：系统与环境之间既有物质交 换，又有能量交换。
（２）封闭系统: 系统与环境之间只有能量
交换，而没有物质交换。
（３）孤立系统：系统与环境之间既没有物
质交换也没有能量交换。
（1）
（2）
编辑ppt
（3）
4
2. 状态(state)和状态函数(state function)
◆ 当系统的宏观性质如压力（p）、温度（T）、
（２） 等压过程：如果系统始态、终态压力相等， 并且系统状态变化是在等压条件下进行，这个过 程称为等压过程。
（３）等容过程：如果系统始态、终态容积相等， 过程中始终保持同样的容积，这个过程称为等容 过程。
编辑ppt
10
5. 相(phase) ◆ 系统中物理性质和化学性质完全相同，与其它部
分明确分隔开来的一个均匀部分称为一相。
化学热力学是从能量的角度来研究化学反应的
化学热力学不能解决反应速率问题
编辑ppt
2
二、热力学的一些基本术语
1. 系统（体系）与环境 ◆系统或体系(system)：作为研究对象的部分 ◆环境(surrounding)：体系以外与之相关的部分
◆ 体系的分类
敞开体系(open system) 封闭体系(closed system) 孤立体系(isolated system)
体积（V）、物态、物质的量（n）、密度（）等，
在一定条件下，这些性质不再随时间而变化，则 系统就处于一定的状态。如果其中的一个或多个 参数发生改变时，体系的状态就发生了改变，即 由一种状态转变为另一种状态。
系统的状态是系统的所有宏观性质的综合表现
◆ 用来描述系统状态的物理量（p、T、V、
n …）叫做状态函数
编辑ppt
5
状态函数的特征
（１） 体系状态一定，状态函数值一定
状态一定，值一定 （２） 体系变化时，状态函数值的变化只与
体系始态和终态有关，而与变化途径无关 殊途同归变化等
（３）体系发生一系列变化后恢复到原状态 时，状态函数恢复原值。即变化值为零 周而复始变化零
编辑ppt
6
0.5 10 5 Pa 4 dm3
◆ 当系统从一种状态变成另一种状态时，就说 系统发生了一个过程。
如：固体溶解、液体蒸发等
◆ 系统的状态变化过程经常涉及到 p、V、T 的 变化，据此分类：
等温过程 等压过程 等容过程
编辑ppt
9
（１） 等温过程：如果系统的始态、终态温度相 等，并且系统状态变化是在等温条件下进行，这 个过程称为等温过程。
• 分子内电子运动的能量 • 原子核内的能量 • 分子间作用能…..
编辑ppt
14
◆ 任何系统在一定状态下热力学能是一个定值， 换言之，热力学能(U)是状态函数。 ◆热力学能的绝对值难以确定，当状态发生变化 时，ΔU的值仅取决于系统的始态和终态，即系 统的始态和终态一定，热力学能变化量ΔU一定。
2. 热力学第一定律 (first law of thermodynamics) ◆ “自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不 同的形式，能够从一种形式转化为另一种形式，在 转化的过程中，不生不灭，能量的总值不变”
1 10 5 Pa 2 dm3
途径 I 途径 II
2 10 5 Pa 1 dm3
4 10 5 Pa 0.5 dm3
p = p终 － p始 = 2 10 5 － 1 10 5
= 1 10 5 ( Pa )
V = V终 － V始 =1－2 = － 1 （dm3 ）
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３. 体系性质的分类
若系统吸热，Q取正值，即Q 0 若系统放热，Q取负值，即Q 0
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2. 功(work)
除热之外，在系统和环境之间被传递的其它 能量，称为功，以符号W表示。
若环境向系统做功，功取正值(W 0) 若系统向环境做功，功取负值(W 0)
功和热都与过程有关，不是状态函数
（１） 体积功
由于系统体积变化而与环境交换的功，称为体积功或膨胀功
（２）非体积功
体积功外的所有其他形式的功称为非体积功。如电功，表面
功等。
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二、 热力学能
1. 热力学能(thermodynamic energy)
它是系统内各种形式的能量的总和，也叫内能 (internal energy)，用符号U表示。
热力学能包括
• 系统中分子的动能 （平动、转动、振动）
第4章 化学热力学基础
第一节引言
化学反应，要考虑四个方面的问题
＊ 反应能否自发进行。 ＊ 反应限度问题。 ＊ 反应速率如何？ ＊ 反应的反应历程或反应机理。
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1
一、热力学
热力学：讨论反应过程中能量相互转变规律 的一门科学。
化学热力学:用热力学的理论和方法研究化学反 应过程的能量变化问题、化学反应方向问题以 及化学反应进行的程度问题。
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第二节 热力学第一定律
一、热和功
系统与环境发生能量交换，有两种形式： -----热和功。热和功单位：J、kJ。
1. 热(heat)
当系统与环境之间因温度的差别而引起了能量交换， 这种被传递的能量称为热，以符号Q表示。
◆标准状态：在温度T 和标准压力pө = 100 kPa下的 该物质的状态，简称为标准状态。(气，固，纯液) ◆ 溶液中溶质B的标准态为：压力p = pө，物质的 量浓度为1 mol·L-1
化学热力学的标准状态未对温度有限
定，任何温度下都有标准状态
编辑ppt ----能量守恒定律
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◆热力学第一定律的数学表达式
始态 U1
体系吸热Q 体积功W
终态 U2
ΔU =Ｕ２－Ｕ１＝ Q + W
封闭系统发生状态变化时，其热力学能的变化 等于系统吸收的热量与环境向系统做功之和。
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三、标准状态
状态函数如热力学能U，在不同的状态时有不 同的数值
规定一个状态作为比较的标准
（根据它与体系中物质的量的关系）
①广度性质。此种性质在一定条件下有加和性， 即数值与体系中物质的量成正比，是体系中各部 分的该性质的总和。如:质量、体积等。
②强度性质。此种性质的数值不随体系中物质的 量而改变，不具有加合性。它仅由体系中物质本 身的特性所决定。如:温度。
编辑pptຫໍສະໝຸດ 8４. 过程 (process)
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（１） 敞开系统：系统与环境之间既有物质交 换，又有能量交换。
（２）封闭系统: 系统与环境之间只有能量
交换，而没有物质交换。
（３）孤立系统：系统与环境之间既没有物
质交换也没有能量交换。
（1）
（2）
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（3）
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2. 状态(state)和状态函数(state function)
◆ 当系统的宏观性质如压力（p）、温度（T）、
（２） 等压过程：如果系统始态、终态压力相等， 并且系统状态变化是在等压条件下进行，这个过 程称为等压过程。
（３）等容过程：如果系统始态、终态容积相等， 过程中始终保持同样的容积，这个过程称为等容 过程。
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5. 相(phase) ◆ 系统中物理性质和化学性质完全相同，与其它部
分明确分隔开来的一个均匀部分称为一相。
化学热力学是从能量的角度来研究化学反应的
化学热力学不能解决反应速率问题
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二、热力学的一些基本术语
1. 系统（体系）与环境 ◆系统或体系(system)：作为研究对象的部分 ◆环境(surrounding)：体系以外与之相关的部分
◆ 体系的分类
敞开体系(open system) 封闭体系(closed system) 孤立体系(isolated system)
体积（V）、物态、物质的量（n）、密度（）等，
在一定条件下，这些性质不再随时间而变化，则 系统就处于一定的状态。如果其中的一个或多个 参数发生改变时，体系的状态就发生了改变，即 由一种状态转变为另一种状态。
系统的状态是系统的所有宏观性质的综合表现
◆ 用来描述系统状态的物理量（p、T、V、
n …）叫做状态函数
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状态函数的特征
（１） 体系状态一定，状态函数值一定
状态一定，值一定 （２） 体系变化时，状态函数值的变化只与
体系始态和终态有关，而与变化途径无关 殊途同归变化等
（３）体系发生一系列变化后恢复到原状态 时，状态函数恢复原值。即变化值为零 周而复始变化零
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0.5 10 5 Pa 4 dm3
◆ 当系统从一种状态变成另一种状态时，就说 系统发生了一个过程。
如：固体溶解、液体蒸发等
◆ 系统的状态变化过程经常涉及到 p、V、T 的 变化，据此分类：
等温过程 等压过程 等容过程
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（１） 等温过程：如果系统的始态、终态温度相 等，并且系统状态变化是在等温条件下进行，这 个过程称为等温过程。
• 分子内电子运动的能量 • 原子核内的能量 • 分子间作用能…..
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◆ 任何系统在一定状态下热力学能是一个定值， 换言之，热力学能(U)是状态函数。 ◆热力学能的绝对值难以确定，当状态发生变化 时，ΔU的值仅取决于系统的始态和终态，即系 统的始态和终态一定，热力学能变化量ΔU一定。
2. 热力学第一定律 (first law of thermodynamics) ◆ “自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不 同的形式，能够从一种形式转化为另一种形式，在 转化的过程中，不生不灭，能量的总值不变”
1 10 5 Pa 2 dm3
途径 I 途径 II
2 10 5 Pa 1 dm3
4 10 5 Pa 0.5 dm3
p = p终 － p始 = 2 10 5 － 1 10 5
= 1 10 5 ( Pa )
V = V终 － V始 =1－2 = － 1 （dm3 ）
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３. 体系性质的分类
若系统吸热，Q取正值，即Q 0 若系统放热，Q取负值，即Q 0
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2. 功(work)
除热之外，在系统和环境之间被传递的其它 能量，称为功，以符号W表示。
若环境向系统做功，功取正值(W 0) 若系统向环境做功，功取负值(W 0)
功和热都与过程有关，不是状态函数
（１） 体积功
由于系统体积变化而与环境交换的功，称为体积功或膨胀功
（２）非体积功
体积功外的所有其他形式的功称为非体积功。如电功，表面
功等。
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二、 热力学能
1. 热力学能(thermodynamic energy)
它是系统内各种形式的能量的总和，也叫内能 (internal energy)，用符号U表示。
热力学能包括
• 系统中分子的动能 （平动、转动、振动）
第4章 化学热力学基础
第一节引言
化学反应，要考虑四个方面的问题
＊ 反应能否自发进行。 ＊ 反应限度问题。 ＊ 反应速率如何？ ＊ 反应的反应历程或反应机理。
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一、热力学
热力学：讨论反应过程中能量相互转变规律 的一门科学。
化学热力学:用热力学的理论和方法研究化学反 应过程的能量变化问题、化学反应方向问题以 及化学反应进行的程度问题。