《化学热力学》PPT课件
合集下载
《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。
最新第六章化学热力学初步化学ppt课件
系统吸热 Q 状态Ⅰ，U1
系统对外作功 W
状态Ⅱ，U2
数学表达式：U2 = U1+QW
△U=U2-U1=Q-W
即 △U=Q-W
（注意Q、W符号的规定）
2024/7/3 10
例题1：某过程中系统从环境吸热100J，
对环境做体积功20J。求过程中系统热力 学能的改变量和环境热力学能的改变量。 解：△U系 =Q-W
△fHθm(H2O，l）=-285.83kJ·mol-1
2024/7/3 33
化学热力学中的标准状态：
是指在温度T和标准压力Pθ=100kPa下的该 物质的状态，简称标准态。
若计量方程写成： 1/2N2+3/2H2→NH3，则一单元反应是 指消耗了1/2molN2和3/2molH2 ,生成了 1molNH3 。
所以，在谈到反应进度时，必须指明相 应的计量方程式。
2024/7/3 23
（2）QV与QP的关系
反应物 T P1 V1 （始态）
等压
（1）
生成物 T P1 V2
若1mol C6H6(l)参加反应，QV=－ 3.268×103kJ; 1mol O2参加反应，QV=－3.268×103/7.5kJ。 为了对参与反应的各物质从数量上统一表达化学 反应进行的程度，引进反应进度ξ。
2024/7/3 20
（1）反应进度ξ（extent of reaction) 设有反应： νAA + νBB →νGG +νHH
= H2-H1
(enthalpy)
QP=△H（焓变）
[条件①等压过程②变化过程中系统只作体积功]
意义：等压反应过程中，系统吸收的热量
全部用于改变体系的焓。
2024《化学热力学基础》PPT课件
《化学热力学基础》PPT课件目录CONTENCT •引言•热力学基本概念与定律•热化学与化学反应的热效应•熵与熵增原理•自由能与化学平衡•相平衡与相图•结论与展望01引言化学热力学的定义与重要性定义化学热力学是研究化学变化过程中热量和功的相互转化以及有关热力学函数的科学。
重要性化学热力学是化学、化工、材料、能源等领域的重要基础，对于理解化学反应的本质、优化化学反应条件、开发新能源等具有重要意义。
化学热力学的发展历史早期发展19世纪初，随着工业革命的发展，热力学理论开始形成，并逐步应用于化学领域。
经典热力学建立19世纪中叶，经典热力学理论建立，包括热力学第一定律、热力学第二定律等基本定律被提出。
现代热力学发展20世纪以来，随着量子力学、统计力学等理论的发展，化学热力学在微观层面上的研究取得了重要进展。
课程目标与学习内容课程目标掌握化学热力学的基本概念、基本原理和基本方法，能够运用热力学知识分析和解决实际问题。
学习内容包括热力学基本概念、热力学第一定律、热力学第二定律、化学平衡、相平衡、化学反应热力学等。
通过学习，学生将了解热力学在化学领域的应用，培养分析和解决化学问题的能力。
02热力学基本概念与定律80%80%100%系统与环境系统是指我们研究对象的那一部分物质或空间，具有明确的边界。
环境是指与系统发生相互作用的其他部分，是系统存在和发展的外部条件。
系统与环境之间通过物质和能量的交换而相互影响。
系统的定义环境的定义系统与环境的相互作用状态是系统中所有宏观物理性质的集合，用于描述系统的状况。
状态的概念状态函数的定义常见状态函数状态函数是描述系统状态的物理量，其值只取决于系统的始态和终态，与路径无关。
温度、压力、体积、内能等。
030201状态与状态函数热力学第一定律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表示系统吸收的热量，W表示外界对系统所做的功。
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
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。
化学热力学基础--化学热力学的四个重要状态函数.ppt
△ cHm(CH3OH ,l,298.15K) = -440.68kJ·mol-1
△ cHm(CO2,g,T ) 0 △ cHm(H2O,l,T ) 0
特点：①状态一定,状态函数一定。 ② 状态变化,状态函数也随之而变,且 状态函数的变化值只与始态、终态 有关,而与变化途径无关。
2020-7-9
（Ⅰ）
终态
始态
（Ⅱ）
xx
4
5.1.3 过程
定温过程：始态、终态温度相等，并且过 程中始终保持这个温度。T1=T2
定压过程：始态、终态压力相等，并且过 程中始终保持这个压力。p1=p2
QV U
QV为定容反应热。
2020-7-9
xx
13
在定压过程中，
U Qp pexV
U 2 U1 Qp pex V2 V1 U2 U1 Qp p2V2 p1V1 Qp (U 2 p2V2 ) U1 p1V1
焓： H U pV 状态函数
焓变： H H2 H1 Qp = H
吸热反应H 0,放热反应H 0
2020-7-9
xx
14
2.热化学方程式
在一定条件下，化学反应 0 BB
B
反应的摩尔热力学能变rUm
rU m
U ξ
BU
n
反应的摩尔焓变 rHm
rHm
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
H ξ
BH
n
2020-7-9
xx
15
热化学方程式： 表示化学反应及其反应热(标准摩尔焓
变)关系的化学反应方程式。 2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)
△ rHm(298.15K) = -483.64kJ·mol-1 △ rHm 称为反应的标准摩尔焓变。
化学热力学全PPT课件
第44页/共123页
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)
第15页/共123页
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
第16页/共123页
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。
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)
第15页/共123页
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
第16页/共123页
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。
大学化学热力学基础ppt课件
28
非平衡态热力学基本概念
非平衡态定义
系统内部存在不均匀性，导致物 理量（如温度、压力、浓度等） 在空间或时间上呈现不均匀分布 的状态。
热力学流与力
描述非平衡态系统中，各种物理 量的流动（如热流、粒子流、信 息流等）及其驱动力（如温度梯 度、浓度梯度等）。
局域平衡假设
在非平衡态系统中，可以将其划 分为若干小区域，每个小区域内 达到局部平衡状态，从而可以应 用平衡态热力学的理论。
2024/1/25
15
热机循环与制冷循环
热机循环
将热能转换为机械能的循环过程，如内燃机 、蒸汽机等。热机循环通常包括吸热、膨胀 、放热和压缩四个基本过程。
制冷循环
将热量从低温物体传递到高温物体，实现制 冷的循环过程。制冷循环通常包括蒸发、压 缩、冷凝和膨胀四个基本过程。
2024/1/25
16
实际循环效率分析
大学化学热力学基础 ppt课件
2024/1/25
1
目录
2024/1/25
• 热力学基本概念与定律 • 热力学函数与性质 • 热力学过程与循环 • 相变热力学 • 化学反应热力学 • 非平衡态热力学简介
2
热力学基本概念与定律
01
2024/1/25
3
热力学系统及其分类
01
孤立系统
与外界无任何相互作用的系统。
在恒温恒压下，当多相系统中各相的性质和 数量均不随时间变化时，称系统处于相平衡 状态。此时，各相的温度、压力相等，且各 相中组分的化学势也相等。
2024/1/25
相律
相律是描述相平衡系统中相数、组分数和自 由度数之间关系的定律。对于均相系统，相
律可表示为：F=C-P+2；对于非均相系统 ，相律可表示为：F=C-P+1。其中，F为自
大学教材《无机及分析化学》PPT之02-化学热力学.ppt
【解】 ∵反应2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g)在等压下进行
∴ △H = Qp = － 484 KJ，放热
ΔU =ΔH - nRT = － 484 － [2－( 2+1)]×8.31×10-3×373 = － 481 KJ
三、反应进度－
反应进度（， ksai ）：反应进行的程度。 aA + bB = dD + eE
最简单的办法：除以各自的计量系数。
nB nB,0
B
n
【单位】mol
nB,0和nB：任一组分B 在起始和 t 时刻的物质的量。
B ：任一组分B的化学计量系数，反应物取负值， 产物取正值，可为整数，也可为分数。
若从t1 t2，其反应进度变化（）
2
1
nB
B
例如：对反应 3H2（g）+N2（g）= 2NH3 （g） 反应前： 3 mol 1 mol 0
1 10 5 Pa 2L
0.5 10 5 Pa 4L
4 10 5 Pa 0.5 L
2 10 5 Pa 1L
p = p终 －p始= 2 10 5 － 1 10 5 = 1 10 5 ( Pa ) V = V终 － V始＝= 1 － 2 ＝= － 1 L
三、过程和途径
【注】Q不是状态函数，其值与途径有关。
2、功（W）
热力学中，除热之外，其它各种被传递的能量统称为 功，用W表示。
体积功
由于体积变化而克服阻力（即反抗外压）所
功
做的功，也称膨胀功、无用功。
非体积功
除体积功以外的其他形式的功，也称非膨 胀功、有用功。
∴ △H = Qp = － 484 KJ，放热
ΔU =ΔH - nRT = － 484 － [2－( 2+1)]×8.31×10-3×373 = － 481 KJ
三、反应进度－
反应进度（， ksai ）：反应进行的程度。 aA + bB = dD + eE
最简单的办法：除以各自的计量系数。
nB nB,0
B
n
【单位】mol
nB,0和nB：任一组分B 在起始和 t 时刻的物质的量。
B ：任一组分B的化学计量系数，反应物取负值， 产物取正值，可为整数，也可为分数。
若从t1 t2，其反应进度变化（）
2
1
nB
B
例如：对反应 3H2（g）+N2（g）= 2NH3 （g） 反应前： 3 mol 1 mol 0
1 10 5 Pa 2L
0.5 10 5 Pa 4L
4 10 5 Pa 0.5 L
2 10 5 Pa 1L
p = p终 －p始= 2 10 5 － 1 10 5 = 1 10 5 ( Pa ) V = V终 － V始＝= 1 － 2 ＝= － 1 L
三、过程和途径
【注】Q不是状态函数，其值与途径有关。
2、功（W）
热力学中，除热之外，其它各种被传递的能量统称为 功，用W表示。
体积功
由于体积变化而克服阻力（即反抗外压）所
功
做的功，也称膨胀功、无用功。
非体积功
除体积功以外的其他形式的功，也称非膨 胀功、有用功。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
功──体系和环境之间除热之外的其它能量交换。
如：体积功，非体积功（电功、表面功等）
热和功都是能量的传递形式。 热量用 q 表示，功用 w 表示。
2020年11月21日4时56分
规定： 1、系统吸热 q ＞0 ，系统放热 q ＜0。 2、系统对环境做功 Ｗ ＜ 0 ，
环境对系统做功 Ｗ ＞ 0。 3、热和功不是状态函数，因此其数值大小与变 化途径有关
2020年11月21日4时56分
6-3-2 热化学反应方程式
例如: C(S ) O2( g ) CO2(g ) ; DH 393.5kJ mol1
此反应为放热反应。
又如
CaCO3(S) CaO(s) CO2(g); DH 179.2 kJ mol1
此反应是吸热反应。
热化学反应方程式书写时应注意：
2020年11月21日4时56分
6-2 热力学第一定律 ── 能量守恒定律
在任何过程中，能量不能消灭也不能创生， 只能从一种形式转化成另一种形式，从一个物体 传给另一个物体。
2020年11月21日4时56分
如：在一封闭系统中
始态
过程中
终态
U1
与环境交换热和功
U2
q +W
根据能量守恒定律： U2 = U1 +（q + W） 或：△U = U2 - U1 = q + W
2020年11月21日4时56分
6-1-2 状态和状态函数
状态──指用来描述该体系的温度、压力、体积、 质量、组成等物理和化学性质的物理量 的总和。
即：状态是体系的一切客观性质的总和。 状态函数──能确定体系状态性质的物理量，
只与体系所处的状态有关。
2020年11月21日4时56分
注意：
1、状态函数的变化值只与体系变化的始末状态 有关，而与变化途径无关。
H=U+pV Qp=(U2+pV2)-(U1+pV1)=H2-H1=DH
2020年11月21日4时56分
1、因 U 的绝对值无法测，所以 H 的绝对值亦无 法测，我们也只研究焓变(DH)。 2、规定：放热反应时，DH＜0
吸热反应时：DH＞0 ∴ 对吸热反应：H生成物＞H反应物
对放热反应：H生成物＜ H反应物 3、 DH的单位：kJ ·mol-1
溶液是系统； 而与溶液有关联的其它部 分（如烧杯、搅棒、 溶液上方的空气等） 是环境。
2020年11月21日4时56分
按系统和环境之间物质和能量的交换情况的不 同，可将体系分为：
敞开系统 ──系统与环境之间既有物质交换,又有能量交换 封闭系统 ──系统与环境之间没有物质交换,只有能量交换 孤立系统 ──系统与环境之间没有物质和能量交换
2总020年:11H月221日(4g时)56+分0.5O2(g)===H2O(l) DrH总=-285.8kJ·mol-1
如：在外压（p）恒定的条件下，体积功由系 统体积的变化量（△V）来决定。即 W = - p△ 4、热和功的单位：J 或 kJ
2020年11月21日4时56分
6-1-4 热力学能 １、热力学能──系统中一切形式能量的总和，
用Ｕ表示。
２、热力学能是状态函数，其变化值与变化途径
无关。
３、热力学能的绝对值无法知道，但只要知道热 力学能的变化值（D U）就可以了。 4 、热力学能的单位：J 或 kJ
2. 恒压条件下的化学反应热
如果系统变化是恒压过程即p为定值，V由V1变成V2，Qp 表示恒压过程的热量(V2>V1时是系统对环境做功W为负)。
DU=Qp+W=Qp-p(V2-V1) U2-U1=Qp-p(V2-V1)=Qp-pV2+pV1 Qp=(U2+pV2)-(U1+pV1) U、p、V都是系统的状态函数，它们的组合(U+pV)也 是状态函数在热力学上将(U+pV)定义为新的状态函数， 叫做焓，用H来表示：
①H2(g)===2H(g)
DrH1=+431.8kJ·mol-1
②0.5O2(g)===O(g)
DrH2=+244.3kJ·mol-1
③2H(g)+O(g)==H2O(g) DrH3=-917.9kJ·mol-1
④H2O(g)===H2O(l) DrH4=-44.0kJ·mol-1
───────────────────
ΔT = T2-T1 = 50-25 = 25℃
2020年11月21日4时56分
2、同一体系的状态函数之间是相互关联和相互 制约的，如确定了其中的几个，其它的也就 随之确定了。 如气体状态方程式：PV = n RT
2020年11月21日4时56分
6-1-3 热和功
热量──体系和环境之间存在温差时所发生的能 量交换。 如：反应热、溶解热等
2020年11月21日4时56分
6-3-1 恒压或恒容条件下的化学反应热 1. 恒容条件下的化学反应热
若系统变化是恒容过程(体积不变)，即没 有体积功则W=0，DU=Qv
Qv为恒容过程的热量，此式表示在不 做体积功的条件下系统在恒容过程中所吸 收的热量全部用来增加系统的热力学能。
2020年11月21日4时56分
上式说明：系统从始态到终态的变化过程，其 热力学能的改变（△U ）等于系统吸收的热量和 得到的功。
2020年11月21日4时56分
6—3 化学反应热效应
讨论和计算化学反应热量变化问题的学科，称 为热化学。
在恒压或恒容条件下而且不做其它功的条件 下，当一个化学反应发生后若使反应的温度回 到反应物的起始温度，这时系统放出或吸收的 热量称为反应热。(通过实验测得的。)
第六章 热力学第一定律和热化学
6—1 6—2 6—3 6—4
化学反应中的能量关系 热力学第一定律 化学反应热效应 生成焓和燃烧焓
2020年11月21日4时56分
6—1 化学反应中的能量关系
6-1-1系统和环境
系统──人们所选取的研究对象。 环境──系统以外的但又与系统密切相关的
物质的全部
如： 溶液中的化学反应。
１、要注明反应条件。若不注明者则认为是标准 状态。
２、要注明物质聚集状态（S、l、g、aq）
2020年11月21日4时56分
6-3-3 盖斯定律
１、盖斯定律──在恒压或恒容条件下，一个化 学反应不论是一步完成或分几步完成，其 热效应总是相同的。
如：H2(g)+0.5O2(g)===H2O(l) DrH=-285.8kJ·mol-1 若分步:
如：体积功，非体积功（电功、表面功等）
热和功都是能量的传递形式。 热量用 q 表示，功用 w 表示。
2020年11月21日4时56分
规定： 1、系统吸热 q ＞0 ，系统放热 q ＜0。 2、系统对环境做功 Ｗ ＜ 0 ，
环境对系统做功 Ｗ ＞ 0。 3、热和功不是状态函数，因此其数值大小与变 化途径有关
2020年11月21日4时56分
6-3-2 热化学反应方程式
例如: C(S ) O2( g ) CO2(g ) ; DH 393.5kJ mol1
此反应为放热反应。
又如
CaCO3(S) CaO(s) CO2(g); DH 179.2 kJ mol1
此反应是吸热反应。
热化学反应方程式书写时应注意：
2020年11月21日4时56分
6-2 热力学第一定律 ── 能量守恒定律
在任何过程中，能量不能消灭也不能创生， 只能从一种形式转化成另一种形式，从一个物体 传给另一个物体。
2020年11月21日4时56分
如：在一封闭系统中
始态
过程中
终态
U1
与环境交换热和功
U2
q +W
根据能量守恒定律： U2 = U1 +（q + W） 或：△U = U2 - U1 = q + W
2020年11月21日4时56分
6-1-2 状态和状态函数
状态──指用来描述该体系的温度、压力、体积、 质量、组成等物理和化学性质的物理量 的总和。
即：状态是体系的一切客观性质的总和。 状态函数──能确定体系状态性质的物理量，
只与体系所处的状态有关。
2020年11月21日4时56分
注意：
1、状态函数的变化值只与体系变化的始末状态 有关，而与变化途径无关。
H=U+pV Qp=(U2+pV2)-(U1+pV1)=H2-H1=DH
2020年11月21日4时56分
1、因 U 的绝对值无法测，所以 H 的绝对值亦无 法测，我们也只研究焓变(DH)。 2、规定：放热反应时，DH＜0
吸热反应时：DH＞0 ∴ 对吸热反应：H生成物＞H反应物
对放热反应：H生成物＜ H反应物 3、 DH的单位：kJ ·mol-1
溶液是系统； 而与溶液有关联的其它部 分（如烧杯、搅棒、 溶液上方的空气等） 是环境。
2020年11月21日4时56分
按系统和环境之间物质和能量的交换情况的不 同，可将体系分为：
敞开系统 ──系统与环境之间既有物质交换,又有能量交换 封闭系统 ──系统与环境之间没有物质交换,只有能量交换 孤立系统 ──系统与环境之间没有物质和能量交换
2总020年:11H月221日(4g时)56+分0.5O2(g)===H2O(l) DrH总=-285.8kJ·mol-1
如：在外压（p）恒定的条件下，体积功由系 统体积的变化量（△V）来决定。即 W = - p△ 4、热和功的单位：J 或 kJ
2020年11月21日4时56分
6-1-4 热力学能 １、热力学能──系统中一切形式能量的总和，
用Ｕ表示。
２、热力学能是状态函数，其变化值与变化途径
无关。
３、热力学能的绝对值无法知道，但只要知道热 力学能的变化值（D U）就可以了。 4 、热力学能的单位：J 或 kJ
2. 恒压条件下的化学反应热
如果系统变化是恒压过程即p为定值，V由V1变成V2，Qp 表示恒压过程的热量(V2>V1时是系统对环境做功W为负)。
DU=Qp+W=Qp-p(V2-V1) U2-U1=Qp-p(V2-V1)=Qp-pV2+pV1 Qp=(U2+pV2)-(U1+pV1) U、p、V都是系统的状态函数，它们的组合(U+pV)也 是状态函数在热力学上将(U+pV)定义为新的状态函数， 叫做焓，用H来表示：
①H2(g)===2H(g)
DrH1=+431.8kJ·mol-1
②0.5O2(g)===O(g)
DrH2=+244.3kJ·mol-1
③2H(g)+O(g)==H2O(g) DrH3=-917.9kJ·mol-1
④H2O(g)===H2O(l) DrH4=-44.0kJ·mol-1
───────────────────
ΔT = T2-T1 = 50-25 = 25℃
2020年11月21日4时56分
2、同一体系的状态函数之间是相互关联和相互 制约的，如确定了其中的几个，其它的也就 随之确定了。 如气体状态方程式：PV = n RT
2020年11月21日4时56分
6-1-3 热和功
热量──体系和环境之间存在温差时所发生的能 量交换。 如：反应热、溶解热等
2020年11月21日4时56分
6-3-1 恒压或恒容条件下的化学反应热 1. 恒容条件下的化学反应热
若系统变化是恒容过程(体积不变)，即没 有体积功则W=0，DU=Qv
Qv为恒容过程的热量，此式表示在不 做体积功的条件下系统在恒容过程中所吸 收的热量全部用来增加系统的热力学能。
2020年11月21日4时56分
上式说明：系统从始态到终态的变化过程，其 热力学能的改变（△U ）等于系统吸收的热量和 得到的功。
2020年11月21日4时56分
6—3 化学反应热效应
讨论和计算化学反应热量变化问题的学科，称 为热化学。
在恒压或恒容条件下而且不做其它功的条件 下，当一个化学反应发生后若使反应的温度回 到反应物的起始温度，这时系统放出或吸收的 热量称为反应热。(通过实验测得的。)
第六章 热力学第一定律和热化学
6—1 6—2 6—3 6—4
化学反应中的能量关系 热力学第一定律 化学反应热效应 生成焓和燃烧焓
2020年11月21日4时56分
6—1 化学反应中的能量关系
6-1-1系统和环境
系统──人们所选取的研究对象。 环境──系统以外的但又与系统密切相关的
物质的全部
如： 溶液中的化学反应。
１、要注明反应条件。若不注明者则认为是标准 状态。
２、要注明物质聚集状态（S、l、g、aq）
2020年11月21日4时56分
6-3-3 盖斯定律
１、盖斯定律──在恒压或恒容条件下，一个化 学反应不论是一步完成或分几步完成，其 热效应总是相同的。
如：H2(g)+0.5O2(g)===H2O(l) DrH=-285.8kJ·mol-1 若分步: