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1、概述部分概述部分热力学：热力学：研究热和其它形式能量之间转换关系的科学。研究热和其它形式能量之间转换关系的科学。研究内容：研究内容：1.计算化学反应热效应（一定律）计算化学反应热效应（一定律）2.判定化学反应的自发性如何（二定律）判定化学反应的自发性如何（二定律）3.规定了物质的熵值（三定律）规定了物质的熵值（三定律）a.研究大量分子的集合体。研究大量分子的集合体。b.不考虑微观结构、反应机理、反应时间。不考虑微观结构、反应机理、反应时间。c.只研究过程的始态、终态只研究过程的始态、终态。研究特点：研究特点：2 21 1 基本概念基本概念2.1.12.1.1系统与环境系统与环境体系（系统）：体
2、系（系统）：热力学所研究的对象。热力学所研究的对象。环环境境:与体系相关的有物质交换或者能量与体系相关的有物质交换或者能量交换的其余物质或空间。交换的其余物质或空间。系系 统统 分分 类：类：系统与环境之间物质、能量交换特点系统与环境之间物质、能量交换特点孤立系统孤立系统：既无能量交换，也无物质交换。敞开系统敞开系统：既有物质交换，又有能量交换。封闭系统封闭系统：只有能量交换，没有物质交换。2.1.2 2.1.2 状态与状态函数状态与状态函数一、系统的状态：一、系统的状态：体系物理性质和化学性质的综合表现。体系物理性质和化学性质的综合表现。如：如：T、p、V、m、等。等。状态状态1状态状态2（
3、p1、T1）（p2、T2）始态（变化前）始态（变化前）终态（变化后）终态（变化后）二、状二、状 态态 函函 数：数：确定体系状态的一系列宏观物理量。确定体系状态的一系列宏观物理量。状态函数=f（状态）,是状态的单值函数。状态函数=终态值始态值，与变化的途径无关 状态函数间具有一定的联系。特点特点三、状态函数分类：三、状态函数分类：分类依据：分类依据：函数值的大小是否与物质的量相关。函数值的大小是否与物质的量相关。广度性质广度性质(容量性质容量性质)：与体系物质量有关，具有加和性。如：V、m、n、c、U、H、S等。强度性质：强度性质：与体系物质量无关，不具有加和性。如：T、p、等。两杯90热水，
4、合在一起后还是90。联联系：系：强度性质强度性质=容量性质容量性质/容量性质，容量性质，nVVmVm2.1.3 2.1.3 过程与途径过程与途径过过程：程：体系状态变化的经过。体系状态变化的经过。途途径：径：完成某一过程所经过的具体步骤或方法。完成某一过程所经过的具体步骤或方法。化学变化的几种过程化学变化的几种过程:定温过程：定温过程：定压过程：定压过程：T始始=T终终=T环环，中间可有温度波动。，中间可有温度波动。p始始=p终终=p环环，中间可有压强波动。，中间可有压强波动。定容过程：定容过程：过程中体系的体积始终保持不变。过程中体系的体积始终保持不变。绝热过程：绝热过程：体系与环境之间没有
5、热交换。体系与环境之间没有热交换。循环过程：循环过程：经一系列变化后体系又回到原来状态。经一系列变化后体系又回到原来状态。2.1.4 2.1.4 热和功热和功热热：体系与环境之间因有温差而传递的能量，用Q表示。功功：除热外，体系与环境之间传递的其它能量，用W 表示。1.分类：显热：体系与环境之间的温差直接传递的能量。潜热：体系在相变的过程中，吸收或放出的能量。化学反应热：伴随化学反应所吸收或放出的能量。有 用 功：（非体积功）；表示Wf无 用 功：（体积功、膨胀功、压缩功）；表示We热热:功功:例：气缸封闭A、B两种气体，把它们作为体系。反应后膨胀，设该过程是匀速缓慢的变化过程，求各自过程的功
6、为多少？（设大气压为P0、横截面积为S、砝码质量为m）W=We=P0 Sh W=We+Wf=P0 Sh+mgh 2.符号的规定：以体系为参照点：如果体系失去能量，则为负；如果体系得到能量，则为正。体系吸热：Q0；体系放热：Q 0 体系对外做功：W0 外界对体系做功W 0 2.1.5 2.1.5 反应进度反应进度:描述和表征化学反应进行程度的物理量。a A+d D=g G+h H t=0时t=t 时0An0Dn0Gn0HnAnDnGnHn实验测得，annAA0dnnDD0gnnGG0hnnHH0=定义:BBBBBnnn0:为化学反应进度。单位，mol。B ：化学计量数，可以是整数或分数。对于反应
7、物为负，对于产物为正。例题：例题：10mol的的N2与与20mol的的H2混合，多次循环以后，混合，多次循环以后，有有2molNH3生成，分别计算以方程式（生成，分别计算以方程式（a）、（）、（b）为基准的）为基准的反应进度。反应进度。（a）N2+3H2=2NH3（b）1/2N2+3/2H2=NH3解：以（a）为基准，molnnnNNNNNN111092222220molnnnHHHHHH1320172222220molnnnNHNHNHNHNHNH12023333330以（b）为基准,molnnnNNNNNN22/11092222220molnnnHHHHHH22/320172222220m
8、olnnnNHNHNHNHNHNH21023333330说明：（1）：状态函数，容量性质，加合性。（2）：与方程式的写法有关。(方程式不同，对应的数值不同（3）：值必0，=0时，表示反应刚刚开始；=1时，表示反应按方程式中的计量系数完成一次循环；完成两次循环时，=2，体系内部一切形式能量的总和。包括体系内部分子、原子、离子的平动、转动、振动能，分子间的相互作用能，分子内部的能量（核能、原子能等等。）22 热力学第一定律2.2.1 热力学能(U)说明说明：U：状态函数，且具有广度性质，有加和性 U：绝对值无法确定，但可以间接求得U。2.2.2 热力学第一定律能量守恒定律能量守恒定律文文 字字 表表 达达：（体系与外界环境之间有能量交换时，与可以测定）设体系加热后吸热，同时对环境做功，数学表达式：数学表达式：状态1（U1）WQ状态2（U2），U2=U1+Q+W U=U2 U1=Q+W 例如：体系吸热 Q=80 kJ，对环境做功 W=50 kJ，状态1 状态2，U体=U2 U1=Q+W=80+（50）=30 kJ 对环境来说，Q=80 kJ，W=50 kJ U环=Q+W=80+50=30 kJU孤=U体+U环=30+（30）=0说明能量不生不灭，是守恒的，能量可在体系与环境之间转移。注意：注意：其中，其中，W=We+Wf，We=p V