GC-2-化学热力学初步和化学平衡

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1、化学热力学初步和化学平衡主要内容：（1）初步了解焓，熵，自由能等几个热力学函数的意义。（2）Hess定律（3）ΔH,ΔG在无机化学中的应用(4)自由能和平衡常数的关系及平衡移动的原理当几种物质放在一起时:化学热力学热力学：研究热和其他形式能量之间转化规律的科学。化学热力学：用热力学的原理和方法来研究化学反应过程及其伴随的能量变化。统计学意义a．能否发生反应？b．反应速率多大？c．会发生怎样的能量变化？d．到什么程度时反应达到平衡？e．反应机理如何？研究反应可能性，但不是可行性。化学动力学§1化学热力学常用术语（thenomenclatureofChemicalT

2、hermodynamics）一、体系和环境（System&Surrounding）1．定义（Definition）：在热力学中，被指定为研究的对象称为体系；与体系密切相关的周围部分称为环境。“宇宙”=体系+环境(1)敞开体系（openedsystem）：体系与环境之间既有能量交换，又有物质交换。(2)封闭体系（closedsystem）：体系与环境之间有能量交换，无物质交换。(3)孤立体系（isolatedsystem）：体系与环境之间既无能量交换，又无物质交换。2．体系的分类（Classificationofsystem）体系的状态:由一系列表征体系性质的物理

3、量所确定下来的体系的存在形式状态函数:确定体系状态的物理量。二、状态和状态函数（StatesandStateofFunctions）状态函数的特点（Characterizationofstatefunction）：只取决于体系的状态，而与达到此状态的途径无关状态函数按性质可分为强度性质和广度性质强度性质:与物质的数量无关的性质，不具有加和性。如T、p、ρ等。广度性质：数值与体系中物质的数量成正比；整个体系中的某广度性质数值是体系中各部分该性质数值的总和，具有加和性。体积、质量、热容量等都是广度性质。三、过程和途径（ProcessandPath）变化前称为始态，变

4、化达到的状态称为终态。过程-----体系从始态变到终态，我们说体系经历了一个热力学过程。常见的热力学过程:恒温过程,恒压过程,恒容过程途径------实现过程的方式或所经历的具体步骤称为途径。变化过程可以采取许多种不同的方式，我们把每一种具体的方式称为一种途径。过程的关键是始、终态途径则着眼于具体方式。四、内能（InternalEnergy）又称为热力学能1．定义：内能是指体系内部所包含的各种能量之总和。2．内能是体系的一种性质，所以它只取决于状态。即内能是状态函数。3．内能的绝对数量是无法测量的（即不可知的）。只有内能的变化量才有意义。ΔU=U2U1,2-终

5、态，1-始态5．理想气体的内能只是温度的函数，即ΔUid=f(T)4、内能是广度性质，有加和性。五、热和功（heatandwork）热和功是体系与环境交换能量的两种主要方式；分别以符号Q和W表示。热的本质是大量的分子作无序运动热和功都不是状态函数，与变化过程有关。体系与环境之间除热之外以其它形式交换的能量一般称为功。功分为两部分：体积功和非体积功体积功(又称膨胀功/无用功)，体积功是体系反抗外压使体积发生变化而做的功非体积功(又称非膨胀功/有用功/其它功)----是除体积功之外体系所做的一切功，非体积功通常指电功按照功的定义，W=F·l体积功:状态I到

6、状态IIlIII=P外·S·l=P外V注意：这里P为环境压强，作膨胀功的大小与体系的压强无关。体系实际对外做功的多少与体系本身做功能力的大小是两个不同的概念。自由膨胀对外不做功如果体系压力和外界压力相差无穷小，可以用体系压力代替。SampleExersis：恒温下，压力为106Pa的2m3理想气体抵抗恒外压5×105Pa，直到平衡为止，在此变化中，该气体作功多少？Solution：∴∵∴V2=4m3∴§2.热力学第一定律（FirstLawofThermodynamics）一、热力学第一定律的表述：文字表述：体系内能的增加等于体系从环境中吸收的热量减去体系

7、对环境所作的功。数学表达式为：ΔU=QW。其中Q为吸收的热量，W为体系对环境作的功。热力学定律的实质是能量守恒与转化定律1．能量的符号（Thesymbolsofenergy）物理学中规定：从外界吸热为＋，向外界放热为－（进为正，出为负）物体对外作功为－，外界对物体作功为＋。ΔU=Q+W化学中规定：体系吸热为＋；体系放热为－。体系对环境作功为＋，环境对体系作功为－，ΔU=QW2、功和热与途径的关系理想气体恒温膨胀4105Pa4dm31105Pa16dm3ΔT=0途径A:反抗外压p=1105Pa，一次膨胀，WA=pV=1105Pa(16－4)10－

8、3m3=1200J途径B