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
定容过程：始态、终态容积相等，并且过 程中始终保持这个容积。V1=V2
2020-6-17
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5.1.4 相
系统中物理性质和 化学性质完全相同的且 与其他部分有明确界面 分隔开来的任何均匀部 分，叫做相。
均相系统(或单相系统) 非均相系统(或多相系统)
2020-6-17
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5.1.5 化学反应计量式和反应进度
H2(g) + 1/2 O2(g)
H2O
△ rHm(298.15K) = -241.82kJ·mol-1
2020-6-17
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3. rUm与rHm 的关系
U Q W
U H pexV
对于无气体参加的反应，W = –pex V=0 △ rHm = △ rUm
有气体参加的反应：
△ rUm =△ rHm –pex V =△ rHm – n(g)RT
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5.2.2 焓
1.焓和焓变 对于封闭系统，在定容过程中， V = 0，W = 0
QV U
QV为定容反应热。
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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
化学热力学基础
§5.1 热力学术语和基本概念 §5.2 化学热力学的四个重要状态函数 §5.3 化学热力学的应用
2020-6-17
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§5.1 热力学术语和基本概念
5.1.1 系统和环境 5.1.2 状态和状态函数
5.1.3 过程
5.1.4 相
5.1.5 化学反应计量式和反应进度
2020-6-17
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。
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（Ⅰ）
终态
始态
（Ⅱ）
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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
传递的能量 。
规定：系统对环境做功，W<0（失功）
环境对系统做功，W>0（得功）
体积功：W Fex l
pex A l
pex V2 V1
V1
pex
pex V
l
非体积功
2020-6-17
谢谢阅读功不是状态函数 10
3 . 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。
液、固体：T，p 下，纯物质
溶液：溶质B，bB=b =1mol·kg-1
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cB=c =1mol·L-116
2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) △ rHm(298.15K) = -483.64kJ·mol-1 • 聚集状态不同时，△ rHm不同。 2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) △ rHm(298.15K) = -571.66kJ·mol-1 • 化学计量数不同时，△ rHm 不同。
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5.1.1 系统和环境
系统：被研究对象。 环境：系统外与其密切相关的部分。
敞开系统：与环境有物质交换也有能量交换。 封闭系统：与环境无物质交换有能量交换。 隔离系统：与环境无物质、能量交换。
2020-6-17
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5.1.2 状态和状态函数
状态：系统的宏观性质的综合表现。 状态函数：描述系统性质的物理量。(p,V,T)
U是状态函数。
U2 U1 U
热力学能变化只与始态、终态有关， 与变化途径无关。
2020-6-17
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4. 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。
Q U1 W U2 U2 = U1 + Q + W U2 - U1 = Q + W
对于封闭系统热力学第一定律为：
U Q W
2020-6-17
化学反应计量式：
aA bB yY zZ
0 BB
B
B —物质B的化学计量数
νA=-a， νB=-b， νY=y， νZ=z 。
反应进度：
nB nB( ) nB(0)
B
B
单位是mol
2020-6反-17 应进度必须对应谢谢具阅读体的反应方程式。 7
§5.2 化学热力学的四个重要状态函数
5.2.1 热力学能（内能） 5.2.2 焓 5.2.3 熵 5.2.4 自由能
2020-6-17
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5.2.1 热力学能
1.热( Q ) 系统与环境之间由于存在温差而传递
的能量。
热不是状态函数。
规定：系统吸热：Q >0；
2020-6-17
系统放热： Q <0。
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2.功( W ) 系统与环境之间除热之外以其它形式
=△ rHm –RT∑νB(g)
2020-6-17
≈ △ rHm 谢谢阅读
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4. 标准摩尔生成焓
在温度T下,由参考状态单质生成物质
B(νB=+1)的标准摩尔焓变，称为物质B的
标准摩尔生成焓。
△ fHm (B,相态,T) ，单位是kJ·mol-1
H2(g) + 1/2 O2(g)
H2O
△ fHm (H2O ,g,298.15K) = -241.82kJ·mol-1
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
2020-6-17
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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
H ξ
BH
n
2020-6-17
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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。
标准状态：
2020-6-17
气体：T，p = p =100kPa
△ fHm (参考态单质,T)=0
2020-6-17
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5. 标准摩尔燃烧焓
在温度T下, 物质B (νB= -1)完全氧化成指
定产物时的标准摩尔焓变，称为物质B的标
准摩尔燃烧焓。
△ cHm(B,相态,T) ，单位是kJ·mol-1
C
CO2
H
H2O
CH3OH(l)
3 2
O2
(g)
CO2(g) 2H2O(l)