化学-热力学PPT课件

如温度、压力、密度等。
2021/3/9
授课：XXX
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1.1.3 体系的状态和状态函数
（1）体系的状态 状态——体系物理、化学性质的总和。 例如质量、温度、压力、体积、密度、组成等。
当这些性质都有确定的值时，
就说体系处于一定的状态，即热力状态。
始态——体系发生变化前的状态 终态——体系发生变化后的状态
授课：XXX
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高炉炼铁
Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+CO2(g)
• 问题：出口气体中含有22％～28％
CO？
• 以前认为是CO与铁矿石接触时间不
够。
• 解决办法：加高炉身、升高炉温。 •2021/结3/9 果：出口气体授中课：CXXXO含量并未明显 5
合成氨的反应
N2 (g)+ 3H2 (g) = NH3 (g)
化学热力学——用热力学的基本原理研究化 学现象以及与化学有关的物理现象的科学。
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授课：XXX
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研究内容包括两个方 面
以热力学第一定律为基础，研究 化学变化中的能量转换问题，计 算化学变化中的热效应——热化 学。
以热力学第二定律为基础，研究
一定条件下化学反应进行的方向
和限度。 2021/3/9
化，可以有下图所示两种不同的
途径：
始 T1＝273 K
加压 终 T2＝273 K
p1＝1×105 Pa
p2＝2×105 Pa
态 V1＝2 m3
态 V2＝1 m3
△p＝加p压2－T3p＝1 273 K
减压
＝2×10p53＝Pa1－×11×0610P5aPa＝1×105 Pa
△V＝ V2－VV3＝1＝0.12m3m3－ 2m3 ＝-1m3
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热力学第一定律的数学表达
E = Ek + Ep + U
Ek——体系整体运动的动能 Ep——体系在外力场中的势能 U——体系的内能（热力学能）
ΔU = Q － w
(1-1)
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（1）内能 U (Internal Energy)
1）内能——体系内部能量的总和。单位：J 如分子的动能，分子间的势能，分子中原子、
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1.2 热化学与
焓 1.2.1 热力学第一定律
the first law of thermodynamics
热力学第一定律的两个重要的实践基础： 第一类永动机的失败 焦耳热功当量实验的成功
自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同的
形式，它可以从一种形式转化为另一种形式，从一 个物体传递给另一个物体，但在转化和传递过程中 能量的数量不变。
体系的宏观性质：质量、温度、压力、 体积、密度、组成等。
体系的热力学性质——体系的宏观性质。 简称体系的性质。
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体系性质的分类
（1）广度性质 又称容量性质
特点：广度性质的量值与体系中物质的量成正 比。具有加和性。 如质量、体积．热容量等。
（2）强度性质
特点：强度性质的量值只决定于体系的自身 特性，与体系中物质的量无关。无加和性。
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（2）状态函数(State Functions)
• 状态函数——描述体系状态的物理、
化学性质都是状态的函数，简称状态 函数。
• 状态函数的总和也就确定了体系的某
一确定的状态。状态和状态函数之间 可以互为自变量和因变量。
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例如，一定量理想气体的状态变
对于一般化学反应来说，如果反应过程不在特定装 置(如原电池)中进行，主要指体积功。
化学热力学中功分为：体积功（膨胀功）W 体积 非体积功（有用功） W有
用
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1.2.2 焓与化学反应的热 效应
（1）焓（enthalpy）和焓变
设：1）体系的变化过程为等压过程
即 p始 = p终 = p环 2）体系在变化过程中只做体积功，
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（3）功 W（Work）
功——体系与环境间除热以外以其它各种形式传 递的能量都叫做功。功的单位：J。
功也不是状态函数。
热力学上规定：
体系对环境做功， 功为正值，W＞0； 环境对体系做功，功为负值，W＜0 。
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体积功
体积功——因体系体积变化反抗外力作用与环境交 换的能量。
体系
The System
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体系的分类
（1）敞开体系：
体系与环境间既有能量交换，又有物质交换。
（2）封闭体系：
体系与环境间有能量交换，没有物质交换。
（3）孤立体系：
体系与环境间既没有能量交换，也没有物质 交换。
2021本/3/9章主要讨论的就是授课：封XXX闭体系
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1.1.2 体系的性质
第1篇 化学反应基本
规律
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授课：XXX
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第1章 化学热力学基
础
Chemical Thermodynamics
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授课：XXX
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• 热力学——研究自然界各种
引言 形式能量之间相互转化的规 律，以及能量转化对物质的
热力学
影响的科学。
物理热力学经典热Βιβλιοθήκη 学工程热力学统计热力学
化学热力 学
电子运动的能量，核内基本粒子间的核能等。 2） 内能的特点：
内能的绝对值无法确定。 内能是体系的状态函数。
△U = U2 — U1
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（2）热Q（Heat）
热——由于温度不同，体系与环境间传递的能量。 热的单位：J。
热不是状态函数。 热力学上规定：
吸热反应使体系能量增加，Q＞0，为正值， 放热反应使体系能量减少，Q＜0，为负值。
• 目前的反应条件：高温、高压。
• 根据热力学计算，该反应可以在常温、
常压下进行。
• 解决办法：研究有效的催化剂及最佳
途径。
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授课：XXX
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研究对象
• 由大量的微观粒子组成的宏观系统。 • 其结果只具有统计意义。
研究方法
• 以热力学三大定律为基础
• 只考虑研究对象的始态和终态及变
2021/3/化9 条件，不考虑授课中：XX间X 过程。
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特点
• 不考虑物质的微观结构和反应机理。
• 不涉及反应速率问题。只解决反应的
可本能章性重问题点，讨不论能：解决反应的现实性
问➢题四。个热力学状态函数：
U (△U)、H(△H)、G (△G)、 S (△S)
➢两个过程变量：Q 、W
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授课：XXX
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1.1 基本概念
1.1.1 体系与环 境