上海交通大学无机化学课件第二章热力学

合集下载

无机化学课件:第二章 化学热力学

无机化学课件:第二章 化学热力学
5
§2.1 热力学术语和基本概念
1. 体系和环境 2. 状态和状态函数
3. 变化、过程和途径 4. 体积功 (W)
5. 热力学能 (U)
6
1. 体系和环境
1) 体系:热力学中被研究对象 (人为划分)
敞开体系:与环境有物质交换也有能量交换; 封闭体系:与环境无物质交换、有能量交换; 孤立体系:与环境无物质和能量交换
2) 环境:除体系外,与其密切相关的部分
7
P11 例: 在一敞口瓶中盛满热水 (1) 以热水为体系—— 敞开体系 (开放体系)
(向环境放热、水分子扩散); (2) 加盖阻止水的蒸发 —— 封闭体系; (3) 加上理想的保温瓶,杜绝能量交换—孤立体系
(1)
(2)
(3)
8
2. 状态和状态函数
1) 状态:由一系列表征体系性质的物理量所 确定的体系的存在形式; 2) 状态函数:确定体系状态的物理量 (p,V,T )
H1 = U2 + n RT
Qp= Qv + n RT
—— n : 体系中反应前后气体摩尔数的差
泛指一个过程,热力学函数的改变量用H、U
等表示,单位为 J 或 kJ;如按给定的反应方程 式进行1 mol反应的焓变,此时即为摩尔反应焓
变 (rHm), 单位 Jmol-1 / kJmol-1
39
反应进度概念:
例2.2 解:两者不同。在热力学中,把由于温度 不同而在体系和环境之间传递的能量叫做热; 物体的“冷或热”是指物体温度的高低,而物 体的温度反映的是物体内部质点无序运动的 强弱,即温度高的物体其物体内部质点无序运 动程度也越高.它可以把这种无序运动产生的 能量以热的形式传递给环境,也可以做功的形 式把能量传递给环境。

无机化学 第五版第二章 热化学

无机化学 第五版第二章 热化学

4
热力学的标准状态
(1) 气体物质的标准状态,是气体在指定温度T,压力p = p的状态, p=100 kPa; (2) 纯固体和液体的标准状态,分别是在指定温度T,压 力p = p时纯固体和纯液体的状态; (3) 溶液中溶质B的标准状态,是在指定温度T,压力p =
p,质量摩尔浓度b = b时溶质的状态, b = 1
l
热和功均不是状态函数 ① 热和功是与过程相联系的物理量,系统不发生变
化,就没有热或功,故热和功均不是状态函数。
② 在处理热和功的问题时,不仅要考虑过程,还必
须考虑途径。
一定量的理想气体,从压强 p1 = 16×105 Pa,体积 V1= 1×10 -3 m3 经过两个途径分别恒温膨胀至压强 p2 = 1×105 Pa,体积 V2 = 16×10-3 m3 的状态。
U Q p pex V
U 2 U1 Q p pex V2 V1 U 2 U1 Q p p2V2 p1V1 Q p (U 2 p2V2 ) U1 p1V1
令:U + pV = H ——焓,状态函数
H = H2 - H1 ——焓变
U 2 U1 U
热力学能变化只与始态、终态有关, 与变化途径无关。
2.2.3 热力学第一定律
热力学第一定律的实质是能量守恒与 转化定律。
U1 Q U W 2
U2 = U 1 + Q + W U2 - U1 = Q + W
V1
pex
l
对于封闭系统热力学第一定律的数学 表达式为: U Q W
统的热焓
焓H ① 焓是系统的状态函数,其数值的大小只与始态和
终态有关,与途径无关;

无机化学课件第二章4_5热力学第二定律节

无机化学课件第二章4_5热力学第二定律节
真空
2个分子在左边球内的概率为1/4
3个分子在左边球内的概率为1/8
理想气体的自由膨胀
统计解释: 2个分子在左边球内的概率为1/4 3个分子在左边球内的概率为1/8 n个分子在左边球内的概率为1/2n 1mol个分子在左边球内的概率1/26.022×1023 概率如此小,可见是一种不可能的状态。 所以气体的自由膨胀是必然的。
利用附录中298.15K的标准摩尔熵,可以计算
298.15K时反应的标准摩尔熵变。
△ rSm (298.15K) = ∑νB Sm (B,相态,298.15K) △ rSm >0,有利于反应正向自发进行。
rSm iSm (生成物) iSቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ (反应物)
例:计算25℃及标准状态下,下述反应的熵变。 CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)
一个过程如果导致系统的能量减小,这个过程 将是自发的。但是,放热不是判断自发性的唯一标准。
事实证明:不能用是放热还是吸热来判断化学反应 的自发方向 热力学表明,自发性由两个因素决定: 1.体系趋向于最低能量; 2.体系趋向于最大混乱度。
自发变化的特点
1. 自发变化的逆过程是非自发的。即自发变化具有单向性或 在给定条件下具有不可逆性。
• 物质的熵值随温度升高而增大,气态物质 的熵值随压力增高而减小。 CS2(1161K)< CS2(1298K) O2 (g,100kPa)> O2 (g,600kPa)
标准摩尔熵的一些规律
2.4.4 化学反应熵变和热力学第二定律
1.化学反应熵变的计算 对于化学反应:
0=ΣνBB B
△ rSm (T,K)
§2.4 热力学第二定律
2.4.1 化学反应的自发性 2.4.2 混乱度和熵 2.4.3 热力学第三定律和标准熵 2.4.4 化学反应熵变和热力学第二 定律

无机化学[第二章化学热力学基础]课程预习.

无机化学[第二章化学热力学基础]课程预习.

第二章化学热力学基础一、热力学第一定律1.热力学的基本概念和常用术语(1)体系:热力学中称研究的对象为体系。

(2)环境:体系以外的其他部分。

按照体系与环境之间的物质和能量的交换关系,可分为三类:敞开体系体系与环境之间既有能量交换又有物质交换。

封闭体系体系与环境之间有能量交换但没有物质交换。

孤立体系(又称隔离体系) 体系与环境之间即无物质交换,又无能量交换。

(3)状态:由一系列表征体系性质的物理量所确定下来的体系存在的形式称为体系的状态。

(4)状态函数:借以确定体系状态的物理量称为体系的状态函数。

(5)过程:体系的状态发生变化,从始态变到终态,我们说体系经历了一个热力学过程,简称过程。

(6)途径:实现过程的每一种具体方式。

(7)体积功:体系由于体积的变化而做功称为体积功,即W=p·△V。

(8)热力学能:指体系内一切能量的总和,通常用U表示。

2.热力学第一定律(1)热力学第一定律的内容热力学第一定律的实质就是能量守恒。

更确切地说,热力学第一定律是能量守恒与转化定律在涉及热现象的宏观过程中的具体描述,其关系式为△U=Q - W式中,Q表示体系从环境中吸收热量;W表示体系对环境做的功。

(2)功和热热和功是能量传递的两种形式,它们不是状态函数。

Q>0,系统吸热;Q<0,系统放热。

W>0,环境对系统做功;W<0,系统对环境做功。

对定压过程中气体膨胀或被压缩所做的体积功来说W= -p ex(V2 - V1);系统被压缩,W>0;系统膨胀,W<0。

二、热化学1.化学反应的热效应化学反应的热效应可以定义为:在无非体积功的体系和反应中,当生成物与反应物的温度相同时,化学反应过程中吸收或放出的热量,化学反应热效应一般称为反应热。

(1)恒容反应热恒容反应热指在恒容过程中完成的化学反应的热效应,通常用Q V表示。

△U=Q V当△U>0时,Q V>0,则该反应是吸热反应;当△U<0时,Q V<0,该反应是放热反应。

上海交通大学物理化学课件热力学第一定律1

上海交通大学物理化学课件热力学第一定律1
1、状态函数决定于系统的状态,而过程量取决于 具体的途径。所以状态函数用来描述系统状态,而 过程量用于描述过程。
31
2、当系统中发生变化时,状态函数的变化只取决于 系统的始末状态,而与变化的具体途径无关。
在计算状态函数变化时,若给定途径不能或不易求 得,可通过设计途径进行计算。与此相反,过程量则 不能通过设计途径进行计算,因为对于不同途径,它 们的值可能不同。
We',2p''(V'' V2)
p'(V' V'')
p1(V1V')
48
外压比内压大一个无穷小的值

p2


V2
pe pi dp
p
p1
p 1V 1
p1

V1

阴影面积代表We',3
p2
p 2V 2
V1
V2 V
49
如果将蒸发掉的水气慢慢在杯中凝聚,使压力缓 慢增加,恢复到原状,所作的功为:
W' e,3
V1 V2
pidV
nRT ln V2 V1
50
功与过程小结
从以上过程看出,始终态相同,但途径不同, 所作的功也大不相同。显然,可逆膨胀,体系对环 境作最大功;可逆压缩,环境对体系作最小功。
51
准静态过程
在过程进行的每一瞬间,体系都接近于平衡状 态,以致在任意选取的短时间dt内,状态参量在整 个系统的各部分都有确定的值,整个过程可以看成 是由一系列极接近平衡的状态所构成,这种过程称 为准静态过程。
体积功
体积功的计算
Wp外dV
若系统发生明显体积变化且 p 外 是连续函数,则

大学无机化学课件 第二章

大学无机化学课件 第二章
化学与化工学院
爱因斯坦对热力学的评价
“对于一个理论而言,它的前提越简单,所关 联的不同事物越多,应用的领域越广泛,它 给人留下的印象就越深刻。因此,经典热力 学给我留下了深刻的印象。它是唯一具有普 遍性的物理理论。这使我相信,在经典热力 学的应用领域之内,它永远也不会被抛弃。”
爱因斯坦(Albert Einstein)
化学与化工学院
示例
下列化学反应体系在反应过程中吸收了68kJ 的热量,同时对外界作功30kJ,请问体系热 力学能的变化如何?
N2(g) + 2O2(g) = 2NO2(g) – 68kJ
解:体系吸收热能,Q=+68kJ 体系对外作功,W=-30kJ
则该体系的热力学能为
U = Q + W = [(+68)+(-30)]kJ = +38kJ 所以体系的热力学能升高
反应热包括了物理变化过程中的热量变化
化学与化工学院
等容热效应
在密闭容器中进行的反应,体积不变,是等 容过程,该过程不做任何非体积功,W=0 由热力学第一定律U = Q+W, 则 U = QV QV 叫做等容热效应。
上式表明在等容条件下,过程的热效应等于 体系内能的变化。
H2,则
H = H1 + H2
若为理想气体,H = U + pV = U + nRT ,
H = U + nRT
化学与化工学院
化学反应中的质量守恒定律
在化学反应中,质量既不能创 造,也不能毁灭。只能由一种 形式转变为另一种形式。
通常用化学反应计量方程表示这种系统。 通式:
0=BBB B称化学计量数。

H = U + pV

2材料腐蚀与防护-热力学(上海交大材料)

2材料腐蚀与防护-热力学(上海交大材料)
金属表面上 溶液中 金属上
金属 + - - - - + + + + - - - - + + + - - - - + + + + - - - - + + + - - - - + + +
电解质溶液
+ -
金 属
- -

电 解 质 溶 液
+ + + +



- -
+ –
+ -
+ – +



溶液
电 金属
紧密层
( ∆G)T.P < 0 腐蚀可发生, ∆G值越负反应可能性越大; 腐蚀可发生, ( ∆G)T.P > 0 腐蚀不可能发生。 腐蚀不可能发生。
例2: Ni在酸性溶液中 Ni + 2H+ → Ni2+ + H2 µ 0 0 -11530 0 ∆G = -11530 Cal ∆G = ∑νiµI 可判断:
Fe
Fe 2+
Fe 2+
Fe H2 H2 2H+ 2H+
4. 稳定电位
如果非平衡电位能达到一个稳定的数值, 则称其为稳定电位。 形成稳定电位的条件是金属到溶液和从溶 液到金属的电荷迁移速度必须相等。 稳定电位也叫腐蚀电位或自腐蚀电位,用 Ecorr表示。 如果非平衡电位 达不到一个稳定值,则称 不稳定电位。
注意: 注意:
热力学数据只能判断腐蚀发生的趋势、 倾向, 热力学数据只能判断腐蚀发生的趋势 、 倾向 , 不能知道其实际速度。 不能知道其实际速度。 对实际体系状态或钝化膜等复杂体系不能用标 准状态的热力学数据。 准状态的热力学数据。 合金材料热力学数据不同。 合金材料热力学数据不同。 不是标准情况, 不是标准情况,一般可用标准电极电位判定腐蚀 倾向性, 因浓度变化对电位影响不大) 倾向性,(因浓度变化对电位影响不大)。

大学无机化学第四版第二章课件

大学无机化学第四版第二章课件
t 0
t
dt
dc B 为导数,它的几何意义是c-t曲线上某 dt 点的斜率。例如270s时的瞬时速率: 0.144 0 5 2.58 10 A点的斜率= 2 (55.8 0) 10
V = 2.58×10-5 mol L-1 s-1
1-
s 1-L lom 501 85.2
t2=300 s
c2(N2O5) = 0.180 mol· L-1
mol L-1 3.3 10 5 mol L-1 s -1 2 300 s
2. 瞬时速率 时间间隔Δt趋于无限小时的平均速率的极 限。 c B dc B lim
△ f Gm (参考态单质,T)=0
△ rGm 2. 用△ f Gm (B,相态,T) 计算
对于化学反应:0=ΣνBB
B
△ rGm (298.15K) = ∑νB △ f Gm (B,相态,298.15K)
如果T≠298.15K
△ rGm (T)≈ △ rHm(298.15K)-T△ rSm (298.15K)
H2O(l)
CaO(s)+CO2(g)
mol-1 △ rHm = 178.32kJ·
100 C H O(g) 2
mol-1 △ rHm = 44.0kJ· 焓变只是影响反应自发性的因素之一, 但不是唯一的影响因素。
2.1.3 混乱度、熵和微观态数
1.混乱度 许多自发过程有混乱度增加变化 0K T K △S = ST - S 0 = ST ST---规定熵(绝对熵)
在某温度T 和标准压力下,单位物质的 量的某纯物质B的规定熵称为B的标准摩尔熵。 其符号为 :
mol-1 · K-1 Sm (B,相态,T) ,单位是J·

无机化学之化学热力学基础优秀课件

无机化学之化学热力学基础优秀课件

几种常见的热力学过程
• 恒压过程(isobar process)
如果体系在状态变化过程中,且压力始终恒定, 则此变化过程称为恒压过程;
等压变化:只强调始态与终态的压力相同,且等 于环境压力,而对过程中的压力不作任何要求。
• 恒温过程(isothermal process)
如果体系的状态变化是在温度恒定的条件下进行 的,此变化称为恒温过程。
• 状态函数的特点
1)状态函数是状态的单值函数。 2)条件变化时,状态也将变化,但状态函数的变化值只
取决于始态和终态,而与状态变化的具体途径无关。
例:当系统由始态变到终 态时,系统的状态函
系统压力从 3pº变为 pº
数压力 P 和体积V 的
变化量与途径无关。
始 态
终 态
中间态Βιβλιοθήκη 3)当状态变化时,状态函数一定改变,但状态变化时, 状态函数并不一定全部改变。
开放体系 (open system)
有物质和能量交换
封闭体系 (closed system)
有能量无物质交换
孤立体系 (isolated system)
无物质和能量交换
(体系 + 环境)
3.1.2 状态与状态函数
状态 (state)
• 状态的定义
体系的状态是体系宏观物理和化学性质的综合表现。 体系的宏观性质包括:温度 ( T )、压力 ( p )、体
描述体系的状态不一定要用该体系的全部状态 函数,而用它的某几个状态函数就行,因为这些状 态函数间往往有一定的联系。
例如,要描述一理想气体所处的状态,只需知道 T、p、V 就够用,因为根据理想气体的状态方程 pV = nRT,此理想气体的物质的量 (n) 也就确定了。

2024版大学无机化学完整版ppt课件

2024版大学无机化学完整版ppt课件

离子键。
离子晶体的结构
02
离子晶体中正负离子交替排列,形成空间点阵结构,具有高的
熔点和沸点。
离子键的强度
03
离子键的强度与离子的电荷、半径及电子构型有关,电荷越高、
半径越小,离子键越强。
12
共价键与分子结构
2024/1/29
共价键的形成
原子间通过共用电子对形成共价键,共价键具有方向性和饱和性。
分子的极性与偶极矩
大学无机化学完整版ppt课件
2024/1/29
1
目录
2024/1/29
• 无机化学概述 • 原子结构与元素周期律 • 化学键与分子结构 • 化学反应基本原理 • 酸碱反应与沉淀溶解平衡 • 氧化还原反应与电化学基础 • 配位化合物与超分子化学简介
2
01
无机化学概述
Chapter
2024/1/29
反应机理
基元反应和复杂反应、反应机理的推导和表示 方法
反应速率理论
碰撞理论、过渡态理论和微观可逆性原理
2024/1/29
影响反应速率的因素
浓度、温度、催化剂和光照等外部条件对反应速率的影响
18
05
酸碱反应与沉淀溶解平衡
Chapter
2024/1/29
19
酸碱反应概述
酸碱定义及性质
介绍酸碱的基本概念、性质和分类,包括阿累尼乌斯 酸碱理论、布朗斯台德酸碱理论等。
配位化合物的组成 中心原子或离子、配体、配位数、配位键等。
配位化合物的分类
3
根据中心原子或离子的性质可分为金属配位化合 物和非金属配位化合物;根据配体的性质可分为 单齿配体和多齿配体等。
2024/1/29
28

无机化学--化学热力学基础

无机化学--化学热力学基础

H = U + (pV)
= U + (p2V2 – p1V1)
= U + (n2RT –n1RT) ( 对于理想气体)
= U + nRT
(n为反应前后物质量的变化)
举例:在373K和101.3kPa下,2.0 mol的H2和1.0 mol的O2反应,生成2.0 mol的 水蒸气,总共放出484kJ的热量。求该反应的H 和 U。
p
p
V
V
p p
V1
V2
V
V
可逆过程和可逆反应的联系和区别?
2-3热化学
一、等温反应热、等压反应热和焓的概念 热化学:把热力学的理论和方法应用到化学反应中,讨论和计算化学反应
的热量变化的学科。
反应物 始态U1
生成物 终态U2
当U1U2,U的变化以热和功的形式表现出来,因此具有热效应。
热效应:当生成物和反应物的温度相同时,化学反应过程中的吸收 或放出的热量。化学反应热效应一般称为反应热。
第二章 化学热力学基础
热力学(thermodynamics):热力学是专门研究能量相互转变过程中所遵循 的法则的一门科学。着眼于宏观性质的变化,不需要知道物质的内部结 构和细节,只考虑从起始状态到终了状态发生变化的净结果,即可得到 许多有用的结论,具有高度的可靠性和普遍适用性。
19世纪建立了热力学第一、第二定律,奠定了热力学的基础, 20世纪初建立了热力学第三定律,使热力学近于完美。 化学热力学(chemical thermodynamics): 用热力学的理论和方法研究化学,
2-2热力学第一定律
一、热和功(heat and work) 热和功是能量传递的两种方式。 热(Q):由于温差而引起的能量传递; 功(W):体积功和非体积功(电功、表面功…..); 热和功总是和状态的变化联系的,若无过程发生,而体系处于定态,则不

大学本科无机化学 第二章 热化学 ppt课件

大学本科无机化学 第二章 热化学 ppt课件

大学本科无机化学 第二章 热化学
14
2.2.2 热力学能
热力学能(U):系统内所有微观粒子的全部
能量之和,也称内能。
U是状态函数
U2U1U
热力学能变化只与始态、终态有关, 与变化途径无关。
大学本科无机化学 第二章 热化学
15
2.2.3 热力学第一定律 热力学定律的实质是能量守恒与转化定律。
U1 得吸 功 W热 Q U2
的单位是mol
大学本科无机化学 第二章 热化学
9
例题:
t 0时 n B / mol
N 2 g 3 H 2 g 2 N 3 g H
3.0 10.0
0
0
t1时 n B / mol
2.0 7.0
2.0
1
t 2时 n B / mol
1.5 5.5
3.0
2
1
n1N 2 N2
(2.0 3.0)mol 1
r Hm ngRT
r Hm RT vB(g)
rHm
大学本科无机化学 第二章 热化学
22
2.2.5 Hess定律 1. 标准摩尔生成焓
在温度T下,由参考状态单质生成1mol物质B
的标准摩尔焓变,称为物质B的标准摩尔生成焓。
f Hm(B,相态 ,T) 单位k是 Jmo-1l
H2g1 2O2gH2Og fHmH2Og,2, 9.18K 524.81k2Jm-o1 l
l
反应进度必须对应具体的反应方程式。
大学本科无机化学 第二章 热化学
11
2.2 热力学第一定律
热和功 热力学能 热力学第一定律 焓变和热化学方程式 Hess定律
大学本科无机化学 第二章 热化学
  1. 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. 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. 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)。
切记:同样的过程,可以有不同的途径!
12
• 自发过程:一定条件下,不需要给定能量就能 够自动进行的过程。
13
一种特殊的过程
• 可逆过程(途径)*: 它是一种在无限接近于平衡,并且没有摩擦 力条件下进行的理想过程(如理想气体可 逆膨胀或压缩)。
• 我们主要讨论等温可逆过程 • 我们为什么要讨论等温可逆过程(途径)?
温过程的△U=0 (?)
引入的第一个热力学状态函数!
20
二、热力学第一定律
1.数学表达式:ΔU=Q-W *注意:另外的表达方式,第一定律的表达式与
功和热符号的规定;
2.研究内容:变化过程中热力学能、功、 热的转换方式。 3.实质:能量守恒。 *注意:这里既有过程量又有状态函数以及之
间的关系;
21
例题:
2
一、基本概念:
(1)体系(系统)和环境
体系的分类:
敞开体系; 封闭体系; 孤立体系。 我们一般主要讨论封闭体系。
问题:我们为什么一般讨论封闭体系?
3
4
5
直观的例子?
6
敞开体系
封闭体系
孤立体系 7
(2)状态和状态函数 1.状态是体系所有性质的综合表现 ; 2.体系的热力学性质称为状态函数 ; 3. 状态函数有三个相互联系的特征:
• 体系状态一定,状态函数有一定的值; • 体系状态变化时,状态函数的变化只决定于体系
的始态和终态,而与变化的途径无关; • 体系恢复到始态,状态函数恢复原值。
问题:满足上述几个条件可以认为是状态函数?
8
* 状态一定值一定; 殊途同归变化等; 周而复始变为零。
4.状态函数的类型:
• 容量性质的状态函数--------具有加和性 (如V、m); • 强度性质的状态函数------没有加和性(如
研究体积功。
15
• 热力学中,对于热、功的符号的规定:
体系吸热:+ 体系放热:- 体系接受功: - 体系做出功: +
*均以体系为参考。 • 注意:上述两者都是状态变化过程中能量传
递的形式,其数值与状态变化的途径有关, 故热、功为非状态函数。
16
17
18
C6H5N2+Cl-+H2O => C6H5OH+H++Cl-+N2
19
(5)热力学能(内能)
• 体系内部一切能量的总和称为体系的热力学能U。 • U的内涵和性质: a.体系内部各种形式能量的总和。 b.它的绝对值无法测量或计算。只能计算ΔU。 c.U是体系的具有加合性质的状态函数。体系的状
态一定,则有一个确定的热力学能值。 d.理想气体的热力学能只是温度的函数,所以其恒
某过程中,体系从环境吸收热量50kJ,对 环境做功30kJ。求:
(1)过程中体系热力学能的改变量ΔU和环境热 力学能的改变量ΔU‘。
解:(1) 由热力学第一定律的数学表达式可知 Q=+50kJ W =+30kJ
∴ ΔU体系 =Q - W =50 -30=20(kJ)
22
(2)如果开始时,体系先放热40kJ,环境对体 系做功60kJ,求体系的热力学能的改变量ΔU 以及终态的热力学能U 。
上海交通大学无机化学 课件第二章热力学
关于化学热力学
1.何为热力学?解决什么问题?——属于什么范畴? 2.何为化学热力学?解决什么问题?——非常重要的
结论! 3.化学热力学学习要求掌握的内容: • 化学反应的可能性; • 化学反应进行的方向; • 化学反应的程度。
*本章学习要注意的地方——注重概念以及使用 的条件!
14
(4)功和热 1.热力学中把体系与环境之间因温差而变化 的或传递的能量形式称热,以Q表示。 2. 除热以外的能量交换形式都称为功,以w 表示。 3.热力学中功的分类:
• 体系反抗外压所做的膨胀功或称体积功; • 除“膨胀功”以外的“其它功”或称之为
有用功、非体积功。
*在我们的课程中(除氧化还原章节外)只
24
Q、W不是状态函数,它随途径不同而 改变。
*对于理想气体来说,热力学能U只是 温度的函数,
理想气体的恒温可逆膨胀或压缩,体系吸 收或放出的热量以及对外或接收的体积功
的数值大小相等!
25
*注意:要区别可逆反应与可逆过程。 • 可逆反应:
指反应物按正向反应得到产物,而产物也可按
逆向反应变成反应物。 • 可逆过程:
T、P)(与物质的量无关)。
9
某气体
300K 300K 300K 300K
始态 水
298K
298K 始态
350K 360K 280K 460K
272K 398K
350K 350K 350K
300K
终态
ΔT=50K ΔT=50K ΔT=50K ΔT= 0K
改变量
348K
348K 终态
ΔT=Байду номын сангаас0K ΔT=50K
( 解 ) 若 将 环 境 当 做 体 系 来 考 虑 , 则 有 Q′= 50kJ,W′= 30kJ,
故环境热力学能改变量ΔU′=Q′- W′
∴ ΔU′环境 = 50-(30)= 20(kJ)
(2) Q=-40kJ W= -60kJ
ΔU体系=Q - W =20kJ ∴ UII=UI+20(kJ)
讨论此例得到的结论! 23
改变量
殊途同归,增量相同
10
(3)过程和途径 • 体系的状态发生变化时,状态变化的经过
――过程。 • 完成这个过程的具体步骤则称为途径。
方式——途径。 过程 ——状态。
问题:如何区分过程与途径?举例?
11
热力学中常见的过程: • 等温过程:体系的始态温度与终态温度相同,并
等于环境的温度; (T1=T2=T环) • 等压过程:始态、终态的压力与环境相同(p1= p2=p环) • 等容过程:体系的体积不发生变化(V1=V2) • 绝热过程:体系与环境之间无热量交换(Q=0) • 循环过程:过程进行后,系统重新回到初始状态。
讨论: 1.从(1)(2)可以看到: 作为量度性质
的热力学能,对宇宙来说其改变量当然是零。 ΔU体系 + ΔU环境=0 或 U体系 + U环境=常数 ――――能量守恒的实
质。 2.对于体系的始态UI和终态(UI+20):
虽然变化途径不同(Q、W不同),但ΔU却 相同。说明Q、W是非状态函数,它们与途径 有关,而热力学能是状态函数与途径无关。
要求变化的过程在一连串的平衡状态下可逆地 进行。
即体系和环境都回到原始状态,不给环境 留下任何痕迹。
26
27
携手共进,齐创精品工程
Thank You
世界触手可及
相关文档
最新文档