第6章 化学热力学初步（课件）- 《无机化学》同步教学（吉林大学版）

本章要求： 1． 掌握内能、焓、吉布斯自由能和熵的概念及变化过程中其值的计算。懂得状态函数的变化只决定于体系的初终态而与变化的途径无关。 2． 能运用盖斯定律进行计算。会从物质的热力学函数表中查取△fH0、△fG0、S0，井用于计算在标准状态下反应的焓、吉布斯自由能和墒的变化值。 3． 初步学会用吉布斯自由能变化判断化学反应的方向。 4． 根据吉布斯—亥姆霍兹公式理解△rG与△rH及△rS的关系，会用其分析温度对化学反应自发性的影响。 第六章 化学热力学初步 1-1 化学热力学的常用术语 §6-1 热力学第一定律 1、 体系与环境： 可以将体系分为三类： 能量交换 物质交换 敞开体系 有 有 封闭体系 有 无 孤立体系 无 无 2、 状态和状态函数 状态函数 确定体系状态的物理量，称为状态函数。 例如某理想气体体系 n = 2 mol， p = 1.013  10 5 Pa， T = 273 K ， V = 44.8 dm 3 这就是一种状态。是由 n、p 、T 、 V 所确定下来的体系的一种存在形式 。 因而 n、p、 T 、 V 都是体系的状态函数。 状态一定，则体系的状态函数一定。体系的一个或几个状态函数发生了变化，则体系的状态发生变化。 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，称为体系的状态。 始态和终态 体系变化前的状态称为始态，变化后的状态称为终态。 状态函数性质：状态变化的始态和终态一经确定，则状态函数的改变量是一定的。 例如，温度的改变量用  T 表示，则  T = T终 － T始 同样理解  n、 p、 V 等的意义。 3、过程和途径 途径 完成一个热力学过程，可以采取多种不同的方式。我 们把每种具体的方式，称为一种途径。 过程着重于始态和终态；而途径着重于具体方式。 若体系在恒温条件下发生了状态变化，我们说体系的变化为 “恒温过程”；同样理解 “恒压过程”，“恒容过程”。若体系 变化时和环境之间无热量交换，则称之为“绝热过程 ”。 过程 体系的状态发生变化，从始态到终态，则称体系经历了一个热力学过程，简称过程。 该过程可以经由许多不同的途径来完成。 下面给出其中两种途径： 途径 I 0.5  10 5 Pa 4 dm3 2  10 5 Pa 1 dm3 1  10 5 Pa 2 dm3 途径 II 4  10 5 Pa 0.5 dm3 状态函数的改变量，取决于始态和终态，不管途径如何不同。如上述过程的两种途径中，状态函数的改变量一致。  p = p终 － p始  V = V终 － V始 = 2  10 5 － 1  10 5 = 1 － 2 = 1  10 5 ( Pa ) = － 1 （dm3 ） 途径 I 0.5  10 5 Pa 4 dm3 2  10 5 Pa 1 dm3 1  10 5 Pa 2 dm3 途径 II 4  10 5 Pa 0.5 dm3 4、体积功和p-V图 化学反应过程中，经常发生体积变化。体系反抗外压,体积改变，产生体积功。 我们研究的过程与途径，若不加以特别说明，可以认为只有 体积功。即 W = W体 以 W体 表示。若体积变化  V = 0 ， 则 W体 = 0 。 按照传统的功的定义: W = F ·  (6-1) F= p S  = V/S W =P.  V (6-4)