PPT《第3章化学热力学基础》

1000 J +(-

300 J)=

700 J 则环境热力学能改变量 ΔU′= Q′+ W′= -

700 J 把环境作为体系来考虑 Q′= -1000 J, W′=

300 J

2 功和热 (1) 功和热的符号规定 Q 是指体系从环境吸收的热量. Q = -

40 J,表示体系放热

40 J. 结论 体系吸热为正,放热为负. Q =

30 J,表示体系吸热

30 J, W 是指环境对体系所做的功, W =

20 J 表示环境对体系做功

20 J. W = -10 J 表示体系对环境做功

10 J. 一定量的理想气体,从压强 p1 =

16 ?

105 Pa 体积 V1 =

1 ?

10 -3 m3 途径 a 一次膨胀 恒温膨胀至 压强 p2 =

1 ?

105 Pa 体积 V2 =

16 ? 10-3 m3 p1=16 V1=

1 p2=

1 V2=16 p外=1

1 16 p /105 Pa V/10-3m3

16 1 途径 a 一次膨胀 p1=16 V1=

1 p2=

1 V2=16 p外=1 Wa = - p ?V = -

1 ?

105 Pa ?(16 - 1) ? 10-3 m3 = -

1500 J若用 N 表示膨胀次数,则N=1 途径 a 一次膨胀 p1=16 V1=

1 p2=

1 V2=16 p外=1

16 1

1 16

8 p /105 Pa V/10-3m3 途径 b 二次膨胀 N =2 (1) 先反抗外压 p1 =

8 ?

105 Pa 膨胀到

2 dm3 P1 = 16V1 =

1 P外=

8 P =

8 V =

2 P2 = 1V2 =

16 P外=

1 W1 = - p外?V 途径 b 二次膨胀 N =2 (1) 先反抗外压 p1 =

8 ?

105 Pa 膨胀到

2 dm3 = - 8?105 Pa ?(2 - 1)? 10-3 m3 = -

800 J P1 = 16V1 =

1 P外=

8 P =

8 V =

2 P2 = 1V2 =

16 P外=

1 (2) 再反抗外压 p2 =

1 ?

105 Pa 膨胀到

16 dm3

16 1

1 16

8 p /105 Pa V/10-3m3 途径 b 二次膨胀 N =2 P1 = 16V1 =

1 P外=

8 P =

8 V =

2 P2 = 1V2 =

16 P外=

1 W2 = - p外?V = - 1?105 Pa ?(16 - 2)? 10-3 m3 = -

1400 J W1 = -

800 J 途径 b 二次膨胀 N =2 P1 = 16V1 =

1 P外=

8 P =

8 V =

2 P2 = 1V2 =

16 P外=

1 始终态相同,经过两个不同途径做的功不相等. Wb = W1 + W2 = (-

800 J )+ ( -

1400 J

2200 J N =

2 途径 Wa = -

1500 J N =

1 途径 由于是理想气体体系,且?T = 0, 故过程的 ?U =

0 由热力学第一定律 ?U = Q + W 则Q=?U - W 由于 ?U = 0故Q=-W所以 QA ≠ QB 因此, 热量 Q 也和途径有关. ① 热和功是与过程相联系的物理量,只有在能量交换的过程中才会有具体的数值. 结论:热和功均不是体系的状态函数,不能谈体系在某种状态下具有多少功或具有多少热. ② 随着途径的不同,功和热的数值都有变化. 3-2 热化学 把热力学理论和方法应用于化学反应中,讨论和计算化学反应的热量变化的学科分支称为热化学. 3-2-1 化学反应的热效应 化学反应的热效应可以定义为:当生成物与反应物的温度相同时,化学反应过程中吸收或放出的热量.简称反应热. ① 在计算应用过程中,不考虑非体积功. U生-U反= Q + W体②化学反应发生后,T始=T终 即 W非=

0 ΔU = Q + W非+W体 = Q + W体1恒容反应热 (QV ) 则有 ?rU = QV + W = QV 恒容反应中, ?V = 0, 在恒容反应中,热效应全部用来改变体系的内能. 即?rU = QV 当?rU >

0 时,QV >

0,是吸热反应;

?rU <

0 时,QV <

0,是放热反应. 故W=-p?V =

0 ① 在恒容且不做非体积功的过程中,恒容热在数值上等于体系热力学能的改变;

② 由于热力学能是状态函数,所以虽然热不是状态函数,但恒容热只与过程有关,而与途径无关. QV = ΔU 的物理意义 弹式热量计,被用来测量一些有机物燃烧反应的恒容反应热 整个装置升高 1K 时所吸收的热量称为装置的热容,用C表示.于是恒温反应热 QV 为: QV = C ?T

1 温度计