1-1-工程化学-第一章--杜可杰分析

（2）封闭系统（closed system） 系统与环境之间无物质交换，但有能量交换。
三种常见系统
化学反应的基本原理
（3）孤立系统（isolated system） 系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故
又称为隔离系统。有时把封闭系统和体系影响所及的环境 一起作为孤立系统来考虑。
三种常见系统
太阳、恒星及地球上空的电离层等都是等离子体。在整个 宇宙中，按质量估计，90％以上的物质处于等离子态。自然界 中也可看到等离子体现象，如闪电和极光。
化学反应的基本原理
阿拉斯加上空的极光 加拿大育空地区的极光 太阳 应用：
等离子体有利于产生“高能量”、“高密度”的化学 反应条件，从早期作为导电流体、高能量密度的热源发展 到化学合成、薄膜制备、表面处理和精细化工等领域，促 成了一系列工艺革新和巨大的技术进步。
能判断变化能否发生以及进行到什么程度，但不考虑变化 所需要的时间。
不知道反应的机理、速率和微观性质，只讲可能性，不讲 现实性。
要学习的问题
能否用人工方法将石 墨制造成金刚石呢？
(1)化学热力学 主要研究化学反应的方向和限度问题
常温下金刚石能否变 成石墨呢？
(2)化学动力学 研究化学反应速率、反应机理以及外界条件对金反刚应石速和率石的墨影的响性。质
一、基本概念和基本知识
化学反应的基本原理
1) 聚集状态——现代研究扩展 等离子态--电浆态（Plasma）
所谓等离子态，是气体分子被高温或外加强磁场电离形成 的。该状态有大量的正离子、电子及未电离的气体分子组成。 它蕴含有大量的来自百度文库量，一旦降温或降低场强，等离子态将被破 坏，同时释放出大量能量。
化学反应的基本原理
化学反应的基本原理
化学反应的基本原理
一、基本概念和基本知识
1) 聚集状态——现代研究扩展 玻色-爱因斯坦凝聚态--第五态
如果物质不断冷下去、冷下去……一直冷到不能再冷下去， 比如说，接近绝对零度（-273.16℃）吧，在这样的极低温下， 物质又会出现什么奇异的状态呢？
这时，奇迹出现了--所有的原子似乎都变成了同一个原子， 再也分不出你我他了！这就是物质第五态--玻色-爱因斯坦凝聚 态。 Bose – Einstein Condensation，BEC 1924年由玻色提出
第一章 化学反应的基本原理
1 化学反应热效应及其计算
内 容
一、基本概念和基本知识
化学反应的基本原理
1、系统和环境
人们研究的对象称为系统，系统作为研究对象把一部分物 质与其余分开，这种分离可以是实际的，也可以是想象的。
系统以外与系统有关的部分称为环境。
系统+环境=宇宙
与系统密切相关、有相互作用或影响 所能及的部分称为环境。
为什么差别这么大？
(3)物质结构 主要研究物质的微观结构与包括反应性能在内的一切宏观性质 之间的关系。--后面学习
第一章 化学反应的基本原理
1 化学反应热效应及其计算
内
2
化学反应方向
容
3
化学反应速率
4 化学平衡
本章要内容
化学反应的基本原理
明确系统、环境、相、聚集状态等概念 认识反应热效应、热化学方程式等概念 能初步运用盖斯定律进行简单的热效应计算 熟悉常用热力学函数的意义，并能正确书写 掌握化学反应 ΔHθ298、ΔSθ298、ΔGθ298、ΔGθT的计算，判断反应自发性 认识化学平衡及平衡常数的意义，能用Kθ~ΔGθ关系式计算 了解反应速率等概念 了解反应速率的影响因素
化学反应的基本原理
热力学的研究对象、方法和局限性
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；
研究各种物理变化和化学变化过程中所发生的能量效应； 研究化学变化的方向和限度。
研究对象是大数量分子的集合体，研究宏观性质，所得结 论具有统计意义。
只考虑变化前后的净结果，不考虑物质的微观结构和反应 机理。
工程化学
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授课人：杜可杰 E-mail: alaike1983@163.com 手机：
要解决的问题
化学反应的基本原理
• 在研究化学反应时，人们总会思考一些问题： 1. 在给定条件下，某化学反应能否自动进行？ 2. 若能自动进行，则进行到什么程度为止？ 3. 反应完成后是吸热还是放热？该热量是多少？ 4. 若利用化学能做有用功，则最多能做多少有用功？ 5. 一个化学反应是怎样发生的？经历那些具体步骤？ 6. 化学反应进行的速度如何？受哪些因素影响？ 1 2 3为化学热力学问题 4 5为化学动力学问题
注意： 系统与环境是可以相互转化的
研究目的不同，划分方法不同
化学反应的基本原理 体系
问题：我们所在的教室属于什么系统？为什么？
一、基本概念和基本知识
化学反应的基本原理
2、聚集状态与相 气态（gas）、液态（liquid）、固态（solid）
物质在通常情况下以什么状态存在，主要取决于构成物 质的微粒间的作用力及外部条件（如温度、压强等）。
一、基本概念和基本知识
1) 聚集状态——现代研究扩展 玻色-爱因斯坦凝聚态--第五态
化学反应的基本原理
Ketterle在钠原子气中实现的BEC
希格斯玻色子
应用：凝聚体中的原子几乎不动，可用来设计高精度的原子钟，应用
于太空航行和精确定位。 玻爱凝聚态的原子物质表现出了光子一样的特性，正是利用这种特
性，哈佛大学的两个研究小组用玻色-爱因斯坦凝聚体使光的速度降为 零，将光储存了起来。
一、基本概念和基本知识
1)聚集状态——现代研究扩展
等离子态--电浆态（Plasma）
等离子态的形成：我们知道，把冰加热到一定程度，它就 会变成液态的水，如果继续升高温度，液态的水就会变成气态 ，如果继续升高温度到几千度以上，气体的原子就会抛掉身上 的电子，发生气体的电离化现象，物理学家把电离化的气体就 叫做等离子态。
三种常见系统
化学反应的基本原理
敞开系统：既有物质交换又有能量交换 密闭系统：无物质交换但有能量交换 孤立系统：既无物质交换又无能量交换
化学反应系统一般为密闭系统。
三种常见系统
化学反应的基本原理
（1）敞开系统（open system） 系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。
三种常见系统
化学反应的基本原理
一、基本概念和基本知识