大学化学 化学热力学初步PPT课件
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（4）正、逆反应的热效应数值相同而符号相反。
（5）放热反应，∆H＜0；吸热反应，∆H＞0。
（5）热力学标准态
◆ 用符号“Ө”做上标表示标准状态； ◆ 标准压力pӨ =100 kPa； ◆溶液的标准浓度用符号cӨ表示，单位为mol·L-1 或mol·dm-3或mol·kg -1； ◆在热力学标准态的规定中，只指定压力pӨ，没 有指定温度，即温度可以任意选取，我国常选用 298K。温度符号T，每个温度都存在一个标准态。
量如 n、p、V、T
状态方程：用方程式的形式表示
状态函数如 pV = nRT
一、热力学中的一些常用术语
始态：体系发生变化前的状态 终态：体系发生变化后的状态
体系的始态、终态确定下来，各状态函数的改变 量p、V、T、n等也就确定了。
体系的某些状态函数：
量度性质 具有加和性，如体积V 强度性质 不具有加和性，如温度T
（4）热化学方程式
书写热化学方程式时要注意：
（1）注明反应的温度和压强条件，如果反应是在 298 K和100 kPa下进行的，习惯上不予注明。
（2）要注明反应物和生成物的聚集状态或晶形。 常用g 、l 、s分别表示气态、液态、固态。
（3）方程式中的配平系数只表示计量数，不表示 分子数，必要时可以写成分数。计量数不同时，同 一反应的反应热数值不同。
（Ⅰ） 加压
p1=100 kPa V1 = 2 m3 始态
p2=200 kPa
V2 =1 m3 终态
p =1000 kPa （ Ⅱ ）加压 V = 0.2 m3 减压
p= p2 - p1= 200-100 = 100 kPa， V= V2 -V1=1-2= -1m3
状态函数的变化只决定于体系的始态和终态，与 变化的途径无关。
如在100℃和100 kPa气压下1 mol水：
H2O(l) →H2O(g)，rHm= + 40.6 kJ·mol−1
（4）热化学方程式
表示化学反应与其热效应关系的化学方程式
H2O(l) →H2O(g)，rHm= + 40.6 kJ·mol−1
H2
(g)
+
1 2
O2
(g)
→H2O
(
l
)
∆rHm = 286 kJ·mol-1
物质热力学能的绝对值尚无法求得，但热 力学能是体系的状态函数，而且它是体系 的量度性质，具有加和性。
一、热力学中的一些常用术语
热力学能
热力学能包括：
各种物质的分子或原子运动的位能、振动能、 转动能、平动能、电子的动能以及核能等等。
热力学能有加和性：
热力学能与体系的物质的量n成正比。如果1 mol某物质的热力学能是U，那么2 mol该物质 的热力学能是2U。
2. 热化学与热化学方程式
（1）热化学 （2）反应热 （3）焓和焓变 （4）热化学方程式 （5）热力学标准态
（1）热化学
把热力学第一定律应用于化学 反应，计算化学反应热量变化 的学科，称为热化学。
（2）反应热
当生成物与反应物的温度相同时，化学反应过 程中体系吸收或放出的热量，称为化学反应的 热效应或反应热；
在化学反应过程中，体系吸收或放出的热量， 称为化学反应的热效应或反应热，反应热也就 是反应的焓变∆H。
（3）焓和焓变
一个化学反应的焓变∆H与反应物采取什么样的 途径变成产物无关，只要这个化学反应过程的 始态和终态不变，焓变∆H就是一个固定的值， 无论反应的过程如何变化，这个值不变。焓是 具有加和性的状态函数。
一、热力学中的一些常用术语
热和功
在体系和环境之间传递的能量叫做热量，用符 号“Q”表示；
在热力学中，除了热的形式以外，其他各种被 传递的能量叫做功，用符号“W”表示。
热量和功的单位是 J 焦耳或 kJ千焦。
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一、热力学中的一些常用术语
热力学能
体系内各物质能量的总和叫做体系的热力 学能（也称内能Internal energy），通常 用U表示。
一、热力学中的一些常用术语
量度性质 具有加和性，如体积V 强度性质 不具有加和性，如温度T
一、热力学中的一些常用术语
过程和途径 过程：体系的状态从始态变到终态 途径：体系变化过程采取的每一种具体步骤
等压过程
p = 0
等容过程
V = 0
等温过程
T = 0
一、热力学中的一些常用术语
同一过程的两种途径
一、热力学中的一些常用术语
体系和环境
体系 环境 宇宙
物化中称为“总体”
一、热力学中的一些常用术语
根据体系与环境之间物质和能量的交 换关系，将体系分为三类 ：
敞开体系
封闭体系
孤立体系
在热力学中，我们主要研究封闭体系。
一、热力学中的一些常用术语
状态和状态函数
状态： 体系存在的形式 状态函数：确定体系状态的物理
二、热力学第一定律、热化学和盖斯定律
1. 热力学第一定律 2. 热化学与热化学方程式 3. 盖斯定律 4. 生成焓和标准生成焓
1. 热力学第一定律
能量守恒定律
在任何过程中总能量是恒定不变的
热力学第一定律表达式：
U = Q - W
(4-1)
某体系由状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，体系热力学能的 改变量 U 等于体系从环境吸收的热量Q ，减去 体系对环境所做的功 W。
第4章 化学热力学初步
化学热力学研究：
化学反应中的变化； 化学反应进行的； 化学反应进行的限度；
物质宏观性质的变化，不涉及物质的微观结构； 始态、，不需知道变化的机理，没有时间概念； 不能解决反应进行的速度及和有关的问题。
第4章 化学热力学初步
一、热力学中的一些常用术语 二、热力学第一定律、热化学和盖斯定律 三、热力学第三定律和标准熵 四、热力学第二定律和吉布斯自由能 五、小结
化学反应热是重要的热力学数据，通过实 验测定得到，根据所测反应不同，有多种 量热计。
（3）焓和焓变
任何物质都有其内在热含量( Heat content )，这 是一个状态函数，定名为焓 (Enthalpy)，用H表 示。但是一种物质的绝对焓值 H 是无法测定的， 只能测定某物质从一种状态变化到另一种状态时 的焓变∆H。
1. 热力学第一定律
本课程中规定： 体系吸收热量，Q ＞0 为+正值； 体系放出热量，Q ＜0 为-负值； 体系对环境做功，W为+正值； 环境对体系做功，W为-负值；
例如某一变化中，体系放出50J的热量，环境对体系 做功30J，则体系的热力学能变化？
U = Q - W=(-50)-(-30)= - 20 J
（5）放热反应，∆H＜0；吸热反应，∆H＞0。
（5）热力学标准态
◆ 用符号“Ө”做上标表示标准状态； ◆ 标准压力pӨ =100 kPa； ◆溶液的标准浓度用符号cӨ表示，单位为mol·L-1 或mol·dm-3或mol·kg -1； ◆在热力学标准态的规定中，只指定压力pӨ，没 有指定温度，即温度可以任意选取，我国常选用 298K。温度符号T，每个温度都存在一个标准态。
量如 n、p、V、T
状态方程：用方程式的形式表示
状态函数如 pV = nRT
一、热力学中的一些常用术语
始态：体系发生变化前的状态 终态：体系发生变化后的状态
体系的始态、终态确定下来，各状态函数的改变 量p、V、T、n等也就确定了。
体系的某些状态函数：
量度性质 具有加和性，如体积V 强度性质 不具有加和性，如温度T
（4）热化学方程式
书写热化学方程式时要注意：
（1）注明反应的温度和压强条件，如果反应是在 298 K和100 kPa下进行的，习惯上不予注明。
（2）要注明反应物和生成物的聚集状态或晶形。 常用g 、l 、s分别表示气态、液态、固态。
（3）方程式中的配平系数只表示计量数，不表示 分子数，必要时可以写成分数。计量数不同时，同 一反应的反应热数值不同。
（Ⅰ） 加压
p1=100 kPa V1 = 2 m3 始态
p2=200 kPa
V2 =1 m3 终态
p =1000 kPa （ Ⅱ ）加压 V = 0.2 m3 减压
p= p2 - p1= 200-100 = 100 kPa， V= V2 -V1=1-2= -1m3
状态函数的变化只决定于体系的始态和终态，与 变化的途径无关。
如在100℃和100 kPa气压下1 mol水：
H2O(l) →H2O(g)，rHm= + 40.6 kJ·mol−1
（4）热化学方程式
表示化学反应与其热效应关系的化学方程式
H2O(l) →H2O(g)，rHm= + 40.6 kJ·mol−1
H2
(g)
+
1 2
O2
(g)
→H2O
(
l
)
∆rHm = 286 kJ·mol-1
物质热力学能的绝对值尚无法求得，但热 力学能是体系的状态函数，而且它是体系 的量度性质，具有加和性。
一、热力学中的一些常用术语
热力学能
热力学能包括：
各种物质的分子或原子运动的位能、振动能、 转动能、平动能、电子的动能以及核能等等。
热力学能有加和性：
热力学能与体系的物质的量n成正比。如果1 mol某物质的热力学能是U，那么2 mol该物质 的热力学能是2U。
2. 热化学与热化学方程式
（1）热化学 （2）反应热 （3）焓和焓变 （4）热化学方程式 （5）热力学标准态
（1）热化学
把热力学第一定律应用于化学 反应，计算化学反应热量变化 的学科，称为热化学。
（2）反应热
当生成物与反应物的温度相同时，化学反应过 程中体系吸收或放出的热量，称为化学反应的 热效应或反应热；
在化学反应过程中，体系吸收或放出的热量， 称为化学反应的热效应或反应热，反应热也就 是反应的焓变∆H。
（3）焓和焓变
一个化学反应的焓变∆H与反应物采取什么样的 途径变成产物无关，只要这个化学反应过程的 始态和终态不变，焓变∆H就是一个固定的值， 无论反应的过程如何变化，这个值不变。焓是 具有加和性的状态函数。
一、热力学中的一些常用术语
热和功
在体系和环境之间传递的能量叫做热量，用符 号“Q”表示；
在热力学中，除了热的形式以外，其他各种被 传递的能量叫做功，用符号“W”表示。
热量和功的单位是 J 焦耳或 kJ千焦。
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一、热力学中的一些常用术语
热力学能
体系内各物质能量的总和叫做体系的热力 学能（也称内能Internal energy），通常 用U表示。
一、热力学中的一些常用术语
量度性质 具有加和性，如体积V 强度性质 不具有加和性，如温度T
一、热力学中的一些常用术语
过程和途径 过程：体系的状态从始态变到终态 途径：体系变化过程采取的每一种具体步骤
等压过程
p = 0
等容过程
V = 0
等温过程
T = 0
一、热力学中的一些常用术语
同一过程的两种途径
一、热力学中的一些常用术语
体系和环境
体系 环境 宇宙
物化中称为“总体”
一、热力学中的一些常用术语
根据体系与环境之间物质和能量的交 换关系，将体系分为三类 ：
敞开体系
封闭体系
孤立体系
在热力学中，我们主要研究封闭体系。
一、热力学中的一些常用术语
状态和状态函数
状态： 体系存在的形式 状态函数：确定体系状态的物理
二、热力学第一定律、热化学和盖斯定律
1. 热力学第一定律 2. 热化学与热化学方程式 3. 盖斯定律 4. 生成焓和标准生成焓
1. 热力学第一定律
能量守恒定律
在任何过程中总能量是恒定不变的
热力学第一定律表达式：
U = Q - W
(4-1)
某体系由状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，体系热力学能的 改变量 U 等于体系从环境吸收的热量Q ，减去 体系对环境所做的功 W。
第4章 化学热力学初步
化学热力学研究：
化学反应中的变化； 化学反应进行的； 化学反应进行的限度；
物质宏观性质的变化，不涉及物质的微观结构； 始态、，不需知道变化的机理，没有时间概念； 不能解决反应进行的速度及和有关的问题。
第4章 化学热力学初步
一、热力学中的一些常用术语 二、热力学第一定律、热化学和盖斯定律 三、热力学第三定律和标准熵 四、热力学第二定律和吉布斯自由能 五、小结
化学反应热是重要的热力学数据，通过实 验测定得到，根据所测反应不同，有多种 量热计。
（3）焓和焓变
任何物质都有其内在热含量( Heat content )，这 是一个状态函数，定名为焓 (Enthalpy)，用H表 示。但是一种物质的绝对焓值 H 是无法测定的， 只能测定某物质从一种状态变化到另一种状态时 的焓变∆H。
1. 热力学第一定律
本课程中规定： 体系吸收热量，Q ＞0 为+正值； 体系放出热量，Q ＜0 为-负值； 体系对环境做功，W为+正值； 环境对体系做功，W为-负值；
例如某一变化中，体系放出50J的热量，环境对体系 做功30J，则体系的热力学能变化？
U = Q - W=(-50)-(-30)= - 20 J