目 录
第一节 热力学概论
第二节 热力学的一些基本概念
第三节 体积功与可逆过程
第四节 热力学第一定律概述
第五节 焓和热容
第六节 热力学第一定律在简单状态变化和相变化中的应用
第七节 热化学
第八节 几种热效应
第一节 热力学概论
▷热力学:
研究能量转换过程中所遵循规律的科学
■化学热力学
将热力学基本原理应用于研究化学现象及其相关的物理现象
■化学热力学的主要内容:
热力学第一定律 热效应
热力学第二定律 物理变化与化学反应的方向和限度
热力学第三定律 计算绝对熵
▷特点:
研究大量微观粒子组成系统的宏观性质
只重视研究系统的始态和终态
揭示系统变化的可能性(方向)和限度
▷局限性:
无时间概念
无法预测速率
不能反映变化过程的机制
第二节 基本概念
一、系统与环境
系统:所要研究的对象
环境:系统之外,而又与系统发生直接联系的相邻部分
系统的分类:
▷分类标准:系统和环境之间有无物质交换和能量交换
▷敞开系统:系统与环境之间既有物质交换,又有能量交换
▷封闭系统:系统与环境之间无物质交换,但有能量交换
▷孤立系统:系统与环境之间既无物质交换,又无能量交换
二、系统的性质与状态
定义:用来描述系统状态的
物理量称为系统的性质
例如 T、p、V、n、C
▷分类标准:数值大小与系统物质数量的关系
▷广度性质:
其数值大小与系统中所含物质的量成正比,如n、V
▷强度性质:
其数值大小与系统中所含物质的量无关,如T、p、C
系统的状态:系统一系列物理性质和化学性质的综合表现
状态函数:由系统状态确定的各种热力学性质
▷当系统的一切性质都具有一定数值而且不随时间而变时,系统就处于某一状态
▷通常把变化前的状态称为始态;变化后的状态称为终态
状态函数的特点:
(1)状态函数是状态的单值函数
(2)系统的状态发生变化,状态函数的改变值取决于系统的始、终态,与变化的途径无关,经过循环变化过程,状态函数改变值为零
微小改变 dT 较大改变 ΔT=T
2-T
1=∫
21dT
(3)状态函数的微小变化,在数学上是全微分
(4)不同状态函数的集合(和、差、积、商)也是状态函数
三、过程与途径
过程:系统状态所发生的一切变化称为过程
▷等温过程:系统温度保持不变并等于环境温度(T
1=T
2=T
环)
▷等压过程:系统压力保持不变并等于环境压力 (p
1=p
2=p
e)
▷等外压过程: 系统外压保持不变(p
e=常数,p
1≠p
2)
▷等容过程:系统体积保持不变(V
1=V
2)
▷绝热过程:系统与环境之间没有热交换
▷循环过程:系统从某一状态出发,经一系列变化,又恢复到原来状态
途经(path):完成某一过程的具体步骤称为途经
四、热力学平衡态
▷热力学平衡态:系统所有性质不随时间而变,该系统处于热力学平衡态
▷热力学平衡态的内涵:
热平衡:系统各部分的温度应相等
力学平衡:系统各部分之间应没有不平衡的力存在。即压力相等
相平衡:系统各相组成和数量应不随时间而变
化学平衡:当系统各物质之间发生化学反应时,达平衡后,系统组成不随时间而变
五、热和功
热(Q):由于系统与环境之间的温度差而产生的能量传递形式称为热
▷系统吸热,则Q>0
系统放热,则Q<0
▷单位:J 或 kJ
▷Q系统= - Q环境
▷系统与环境交换的热随过程途径的不同而不同。即热不是状态函数
功(W):除了热以外,在系统与环境之间的其他各种形式传递的能量统称为功
▷系统对环境做功,则W<0
环境对系统做功,则W>0
▷单位:J或kJ
▷特点:系统或环境所做的功随过程途径的不同而不同。即功不是状态函数