大学化学---刘克松---第一-.ppt
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1、第一章 热化学与能源,学习要求: 了解定容热效应(qv)的测量原理。熟悉qv的实验计算方法。 了解状态函数、反应进度、标准状态的概念和热化学定律。理解定压热效应与反应焓变的关系、定容热效应与热力学能变的关系。 初步掌握化学反应的标准摩尔焓变的近似计算。 了解能源的概况,燃料的热值和可持续发展战略。,热力学是研究热、和其它形式能量之间的转换关系,它包含当体系变化时所引起的这些物理量的变化。 广义地说,热力学是研究体系宏观性质变化之间的关系。,化学热力学的核心:(1)利用热力学第一定律来计算变化中热效应;(2)利用热力学第二定律来解决变化的方向和限度问题以及相平衡和化学平衡中的有关问题;(3)利用
2、热力学第三定律解决有关化学平衡的计算问题。,化学热力学是指把热力学中的基本原理用来研究化学现象以及和化学有关的物理现象。,热力学第一定律:能量守恒定律,也可以表述为:第一类永动机是不可能造成的。反映了能量守恒和转换时应该遵从的关系。 热力学第二定律:不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。用熵的概念来表述热力学第二定律就是:在封闭系统中,热现象宏观过程总是向着熵增加的方向进行,当熵到达最大值时,系统到达平衡态。第二定律的数学表述是对过程方向性的简明表述。 热力学第三定律:用任何方法都不能使系统到达绝对零度。 热力学第一定律、热力学第二定律以及热力学第三定律是热力学的基础,具有普适性。
3、,1.1 反应热的测量,系统:作为研究对象的那一部分物质和空间。根据系统与环境之间有无物质和能量的交换,系统可分为以下三类:敞开系统、封闭系统、孤立系统。 环境:系统之外,与系统密切联系的其它物质和 空间。,1.1.1 几个基本概念,1 系统(体系)与环境,a.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。,敞开系统 有物质和能量交换,b.封闭系统(closed system) 系统与环境之间无物质交换,但有能量交换。,封闭系统 只有能量交换,c.孤立系统又称为隔离系统(isolated system) 系统与环境之间既无物质交换,又无能量交换。,隔离系统 无物
4、质和能量交换,2 相,系统中具有相同的物理和化学性质的均匀部分称为相 (所谓均匀是指其分散度达到分子或离子大小的数量级)。 系统按照相的组成可分为:,单相(均匀)系统 多相(不均匀)系统,相与相之间有明确的界面。,思考: 1) 101.325kPa,273.15K(0 oC)下,H2O(l), H2O(g)和H2O(s)同时共存时系统中的相数为多少。 2) CaCO3(s)分解为CaO (s)和CO2(g)并达到平衡的系统中的相数。,3 状态与状态函数,1))状态:状态就是系统一切性质的总和。有平衡和非平衡态之分。如系统的宏观性质都处于定值,则系统为平衡态。状态变化时,系统的宏观性质也必然发生
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