第2章 化学热力学初步.ppt

无机化学
第二章化学热力学初步
刘丽娟
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基本概念
体系:作为研究对象的那一部分物质和空间。
环境:体系之外,与体系密切联系的其它物质和空间。
宇宙:体系和环境放在一起,在热力学上称为宇宙。
开放体系有物质和能量交换
封闭体系只有能量交换
体系与环境
隔离体系无物质和能量交换
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(1)状态:由一系列表征体系性质的物理量所确定下来的体系的一种存在形式。
如:气态体系,P、V、T、n数值一定,则体系状态一定。
(2)状态函数:描述体系状态的物理量。
例如:1mol CO2(g)
T(K) P(kPa) V(dm3) 状态
100 I (始态)
100 Ⅱ(终态)

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(3) 在体系状态变化时,状态函数的改变量只与体系的始、末态有关而与过程无关。
途径 1
途径 2
即: X =X2-X1
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状态函数的分类:
强度性质:不具有加合性的性质,与体系中物质的量无关。
例如:温度T、压力P、密度ρ等。
广度性质:具有加合性的性质,与体系中物质的量成正比。
例如:体积V、质量m、熵s等。
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过程与途径
过程:体系状态发生变化,从始态到终态,则称体系经历了一个热力学过程,简称过程。
途径:完成一个热力学过程,可以采取多种不同的方式。把每种具体的方式称之为一种途径。
思考:过程与途径的区别。
设想如果你要把20 ℃的水烧开,要完成“水烧开”这个过程,你可以有多种具体的“途径”:如可以在水壶中常压烧;也可以在高压锅中加压烧开再降至常压。
过程着重于始态和终态;
而途径着重于具体方式。
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例如,某理想气体,经历一个恒温过程
该过程可以经由许多不同的途径来完成。
恒温过程
p = 1  105 Pa p = 2  105 Pa
V = 2 dm3 V = 1 dm3
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2  105 Pa
1 dm3
1  105 Pa
2 dm3
途径 II
4  10 5 Pa
dm3
下面给出其中两种途径:
途径 I
 105 Pa
4 dm3
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热力学能
符号:U
U 是状态函数;
无绝对数值,
但其变化量ΔU 可测。
包括分子平动能、
分子振动能、分子
转动能、电子运
动能、核能等
即内能—体系内部所有能量的总和。
理想气体是最简单的体系,可以认为理想气体的热力学能只是温度的函数,温度一定,则U一定,即ΔT=0,则ΔU=0。
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从环境吸
收热q,
变到状态2,热力
学能U2,
q > 0
W >0
ΔU =U2-U1= q + W
一封闭体系,热力学能U1,
从环境得功W,
则有:

U1+q + W=U2
热力学第一定律
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