化学热力学初步
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特点：着眼于宏观性质；只需知道起始状态和最 终状态，无需知道变化过程的机理。
2020/7/9 3
一、基本概念
1.系统与环境
系统：被研究的对象
环境：与系统密切相关的其它部分
系统分类：
敞开系统 封闭系统 孤立系统
物质交换 √
×
×
能量交换 √
√
×
2020/7/9 4
敞开系统
封闭系统
孤 立 系 统
2020/7/9 5
可逆过程是一种理想的过程。 [思考可逆反应与可逆过程的含义是否相同？ ] ( 可逆反应是指化学反应在正、逆两个方向可
同时进行;可逆过程则要求变化的过程在无 限地接近平衡状态下可逆地进行.)
2020/7/9 13
通过研究课本p244的例子可以得出以下结论 1.功W和热Q都不是状态函数; 2.理想气体恒温膨胀,可逆过程做功最大;恒温
2020/7/9 17
2.等压反应热与焓
△U=QP-W QP=△U+W
=（U2-U1）+P（V2-V1） =（U2+PV2）-（U1+PV1） = H2-H1 （令:U+PV=H 焓） QP =△H（焓变）[条件①等压过程②变 化过程中系统不做非体积功]
2020/7/9 18
含义: 1.等压反应过程中，系统吸收的热量全部用于改变 体系的焓。 QP =△H 2.焓是状态函数H=U+PV，无绝对值。与U、V一 样都是系统的容量性质，具有加和性。 3.理想气体的U、H只是温度的函数，温度不变， △U、△H不变。
2020/7/9 15
一、化学反应的热效应
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，称化学反应热。
1.等容反应热 QV 由△U=QV-W 得△U=QV（∵△V=0，∴W=P·△V=0）
意义：等容过程，系统吸收的热量 全部用来改变系统的热力学能。
2020/7/9 16
QV 的 测 定
过程分类：等压过程、等容过程、等温过程、 绝热过程、循环过程等。
※ 状态函数的特征 ：状态函数的改变量只决
定百度文库过程的始态和终态，与变化所经历的途 径无关。
2020/7/9 7
4.热和功
热：系统与环境之间因温度不同而引起的能量
交换。用“Q”表示
规定：系统吸热 Q＞0
系统放热 Q＜0
热的形式：
（1）化学反应热：反应物与生成物温度相同时 系统发生化学变化时吸收或放出的热。
二、热力学第一定律
定义：能量在转化和传递过程中数量保持不
变-能量守恒及转换定律。
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）
2020/7/9 11
例题1：某过程中系统从环境吸热100J，
（2）潜热：等温等压条件下，系统发生相变时 吸收或放出的热。如：蒸发热、升华热等。
（3）显热：伴随系统本身温度变化吸收或放出 的热。
2020/7/9 8
功：除热外，系统与环境之间传递的其它形式的能
量。用符号“W”表示
规定： 系统对环境做功 W＞0
环境对系统做功 W＜0
功有多种形式，此处只涉及气体的体积功（因固 体、液体在变化过程中△V很小）
2020/7/9 19
等压热效应与等容热效应之间的关系:
恒压 △H1;△U1
反应物P1、V1、 T1
恒容 △H2;△U2
产物P1、V2、T2
产物P2、V1、T2
恒温 △H3;△U3
2020/7/9 20
△H2=△H1+△H3 △U2=△U1+△U3 根据H=U+PV △H1=△U1+(△PV)1;△H2=△U2+(△PV)2 △H3=△U3+(△PV)3 H,U均为状态函数,只随温度变化 恒温过程: △H3 =0;△U3=0 ∴ △H1=△H2 △U1=△U2
2020/7/9 21
△H1=△U2+(△PV)2 △H1=△U2+△nRT 恒容变化中△U2 =Qv,恒压变化中Qp= △H1 则: Qp =Qv + △nRT
2020/7/9 22
问题：因为 Qv = U ，Qp= H，因此Q是状态 函数，对吗？是不是只有等压过程才有焓？ 任意过程△H=△（U+PV）=△U+△（PV) 若等压过程，有非体积功W′存在，则 △U= QP-( W+W′) QP=△U+( W+W′)=(U2-U1)+(PV2-PV1)+ W′ QP=△H+ W′ ∴△H =QP-W′
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
=100-20 =80（J） △U环 =-△U系 =-80（J）
2020/7/9 12
三、可逆过程
如果一个过程，每一步都可在相反的方 向进行而使系统和环境复原不留下其它痕迹， 这样的过程称为可逆过程。
W=F·△l =P·S·△V/S = P·△V(任意过程） =△nRT(理想气体）
P
△l
气体
2020/7/9 9
问题：功和热是不是状态函数？ 5.热力学能（内能） 热力学系统内各种形式的能量总和。 用“U”表示，单位J或kJ
“U”是状态函数，但无绝对值。状态发生变 化时，△U仅取决于始态和终态。
2020/7/9 10
2.状态与状态函数
状态：由一系列表征系统性质的物理量所确
定下来的系统的存在形式。
状态函数：描述系统状态的物理量。T、V等
状态函数分类：
容量性质：在一定条件下具有加和性。n、m 等
强度性质：不具有加和性。T等
2020/7/9 6
3.过程与途径
过程：系统由一个状态变为另一个状态。
途径：完成一个过程的具体步骤。
压缩理想气体,可逆过程环境对体系做功最大; 3.可逆过程从初始状态转变为终态,再由终态恢
复到初始状态,该过程中的每一点都处于平衡, 完成一个循环后,体系对环境没有造成能量的 变化.
2020/7/9 14
§6-2 热化学
一、化学反应的热效应 二、盖斯定律 三、标准摩尔生成热 四、标准摩尔燃烧热 五、相变热 六、由键能估算反应热
第六章 化学热力学初步
§6-1 热力学第一定律 §6-2 热化学 §6-3 化学反应的方向
§6-1 热力学第一定律
一、基本概念 二、热力学第一定律 三、可逆过程
2020/7/9 2
热力学：研究能量相互转换过程中应遵循的规律 的科学。
化学热力学：研究化学变化过程中的能量转换问 题（热力学第一定律）；研究化学变化的方向和 限度以及化学平衡和相平衡的有关问题（热力学 第二定律）。
2020/7/9 3
一、基本概念
1.系统与环境
系统：被研究的对象
环境：与系统密切相关的其它部分
系统分类：
敞开系统 封闭系统 孤立系统
物质交换 √
×
×
能量交换 √
√
×
2020/7/9 4
敞开系统
封闭系统
孤 立 系 统
2020/7/9 5
可逆过程是一种理想的过程。 [思考可逆反应与可逆过程的含义是否相同？ ] ( 可逆反应是指化学反应在正、逆两个方向可
同时进行;可逆过程则要求变化的过程在无 限地接近平衡状态下可逆地进行.)
2020/7/9 13
通过研究课本p244的例子可以得出以下结论 1.功W和热Q都不是状态函数; 2.理想气体恒温膨胀,可逆过程做功最大;恒温
2020/7/9 17
2.等压反应热与焓
△U=QP-W QP=△U+W
=（U2-U1）+P（V2-V1） =（U2+PV2）-（U1+PV1） = H2-H1 （令:U+PV=H 焓） QP =△H（焓变）[条件①等压过程②变 化过程中系统不做非体积功]
2020/7/9 18
含义: 1.等压反应过程中，系统吸收的热量全部用于改变 体系的焓。 QP =△H 2.焓是状态函数H=U+PV，无绝对值。与U、V一 样都是系统的容量性质，具有加和性。 3.理想气体的U、H只是温度的函数，温度不变， △U、△H不变。
2020/7/9 15
一、化学反应的热效应
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，称化学反应热。
1.等容反应热 QV 由△U=QV-W 得△U=QV（∵△V=0，∴W=P·△V=0）
意义：等容过程，系统吸收的热量 全部用来改变系统的热力学能。
2020/7/9 16
QV 的 测 定
过程分类：等压过程、等容过程、等温过程、 绝热过程、循环过程等。
※ 状态函数的特征 ：状态函数的改变量只决
定百度文库过程的始态和终态，与变化所经历的途 径无关。
2020/7/9 7
4.热和功
热：系统与环境之间因温度不同而引起的能量
交换。用“Q”表示
规定：系统吸热 Q＞0
系统放热 Q＜0
热的形式：
（1）化学反应热：反应物与生成物温度相同时 系统发生化学变化时吸收或放出的热。
二、热力学第一定律
定义：能量在转化和传递过程中数量保持不
变-能量守恒及转换定律。
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）
2020/7/9 11
例题1：某过程中系统从环境吸热100J，
（2）潜热：等温等压条件下，系统发生相变时 吸收或放出的热。如：蒸发热、升华热等。
（3）显热：伴随系统本身温度变化吸收或放出 的热。
2020/7/9 8
功：除热外，系统与环境之间传递的其它形式的能
量。用符号“W”表示
规定： 系统对环境做功 W＞0
环境对系统做功 W＜0
功有多种形式，此处只涉及气体的体积功（因固 体、液体在变化过程中△V很小）
2020/7/9 19
等压热效应与等容热效应之间的关系:
恒压 △H1;△U1
反应物P1、V1、 T1
恒容 △H2;△U2
产物P1、V2、T2
产物P2、V1、T2
恒温 △H3;△U3
2020/7/9 20
△H2=△H1+△H3 △U2=△U1+△U3 根据H=U+PV △H1=△U1+(△PV)1;△H2=△U2+(△PV)2 △H3=△U3+(△PV)3 H,U均为状态函数,只随温度变化 恒温过程: △H3 =0;△U3=0 ∴ △H1=△H2 △U1=△U2
2020/7/9 21
△H1=△U2+(△PV)2 △H1=△U2+△nRT 恒容变化中△U2 =Qv,恒压变化中Qp= △H1 则: Qp =Qv + △nRT
2020/7/9 22
问题：因为 Qv = U ，Qp= H，因此Q是状态 函数，对吗？是不是只有等压过程才有焓？ 任意过程△H=△（U+PV）=△U+△（PV) 若等压过程，有非体积功W′存在，则 △U= QP-( W+W′) QP=△U+( W+W′)=(U2-U1)+(PV2-PV1)+ W′ QP=△H+ W′ ∴△H =QP-W′
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
=100-20 =80（J） △U环 =-△U系 =-80（J）
2020/7/9 12
三、可逆过程
如果一个过程，每一步都可在相反的方 向进行而使系统和环境复原不留下其它痕迹， 这样的过程称为可逆过程。
W=F·△l =P·S·△V/S = P·△V(任意过程） =△nRT(理想气体）
P
△l
气体
2020/7/9 9
问题：功和热是不是状态函数？ 5.热力学能（内能） 热力学系统内各种形式的能量总和。 用“U”表示，单位J或kJ
“U”是状态函数，但无绝对值。状态发生变 化时，△U仅取决于始态和终态。
2020/7/9 10
2.状态与状态函数
状态：由一系列表征系统性质的物理量所确
定下来的系统的存在形式。
状态函数：描述系统状态的物理量。T、V等
状态函数分类：
容量性质：在一定条件下具有加和性。n、m 等
强度性质：不具有加和性。T等
2020/7/9 6
3.过程与途径
过程：系统由一个状态变为另一个状态。
途径：完成一个过程的具体步骤。
压缩理想气体,可逆过程环境对体系做功最大; 3.可逆过程从初始状态转变为终态,再由终态恢
复到初始状态,该过程中的每一点都处于平衡, 完成一个循环后,体系对环境没有造成能量的 变化.
2020/7/9 14
§6-2 热化学
一、化学反应的热效应 二、盖斯定律 三、标准摩尔生成热 四、标准摩尔燃烧热 五、相变热 六、由键能估算反应热
第六章 化学热力学初步
§6-1 热力学第一定律 §6-2 热化学 §6-3 化学反应的方向
§6-1 热力学第一定律
一、基本概念 二、热力学第一定律 三、可逆过程
2020/7/9 2
热力学：研究能量相互转换过程中应遵循的规律 的科学。
化学热力学：研究化学变化过程中的能量转换问 题（热力学第一定律）；研究化学变化的方向和 限度以及化学平衡和相平衡的有关问题（热力学 第二定律）。