焓
化學熱力學是一門研究在化學變化和物理變化中伴隨發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換和傳遞的科學。
(一)基本概念:
(1).體系與環(huán)境:在化學中,把研究的對象叫做體系,把體系以外的部分叫做環(huán)境
敞開體系:體系與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換,又有能量的交換。
封閉體系:體系與環(huán)境之間無物質(zhì)交換,只有能量的交換。
孤立體系:體系與環(huán)境之間,既沒有物質(zhì)交換,也沒有能量交換。
(2).狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù):
狀態(tài):用來描述這個體系的諸如溫度、壓力、體積、質(zhì)量和組成等物理性質(zhì)和化學性質(zhì)的總和,當這些性質(zhì)都有確定值時,就說體系處于一定的狀態(tài)。
狀態(tài)函數(shù):用來描述體系的這些性質(zhì)僅決定于狀態(tài)本身而與變化過程的具體途徑無關,這些性質(zhì)就是狀態(tài)函數(shù)。
顯然,P、V、T、n、△u等都是狀態(tài)函數(shù),而Q、w都不是狀態(tài)函數(shù)與途徑有關。
狀態(tài)函數(shù)值的變化只取決于體系的初態(tài)和終態(tài)而與變化的途徑無關。
(3).過程和途徑:
過程:體系所發(fā)生的狀態(tài)變化叫做熱力學過程,簡稱過程。過程開始的狀態(tài)叫做始態(tài),最后的狀態(tài)叫做終態(tài),習慣上把狀態(tài)變化所經(jīng)歷的具體步驟叫做途徑。常見的過程:
等溫過程(T):在溫度不變的情況下,體系由始態(tài)到終態(tài)進行的過程。
等壓過程(P):在壓力不變的情況下,體系由始態(tài)到終態(tài)進行的過程。
恒容過程(V):在體積不變的情況下,體系由始態(tài)到終態(tài)進行的過程。
絕熱過程(Q):在變化過程中,體系與環(huán)境之間沒有熱量交換??荚囉脮?BR> (二)熱力學能與熱力學第一定律
(1).熱與功:
在化學反應中除了有熱能變化之外,還有其他形式的能量變化。在熱力學中,把體系與環(huán)境之間因溫度不同而交換或傳遞的能量稱為熱,除了熱以外的其他一切交換或傳遞的能量都稱之為功,一般用符號Q表示熱,用符號W表示功。并規(guī)定體系吸收熱量為正值,體系放出熱量為負值,體系對環(huán)境所作的功是正值,環(huán)境對體系所作的功是負值。
(2).熱力學能:
體系內(nèi)部能量的總和稱為熱力學能,用符號u表示。熱力學能包括體系內(nèi)各種物質(zhì)的分子平動能,分子間勢能,分子內(nèi)部的轉(zhuǎn)動能和振動能,電子運動能、核能等。內(nèi)能的絕對值雖無法測出,但內(nèi)能的變化△u可通過熱力學第一定律進行計算。
(3).熱力學第一定律:
人們經(jīng)過長期實踐證明,能量是不生不變的,但它可以變換形式,這就是能量守恒定律。也稱為熱力學第一定律。
如果體系由狀態(tài)(1)變化到狀態(tài)(2),在此過程中體系從環(huán)境吸熱Q對環(huán)境作功W,則根據(jù)能量守恒定律,體系內(nèi)能的變化△u為:
△ u=u2一u1=Q-w ——熱力學第一定律的數(shù)學表達式。
化學熱力學是一門研究在化學變化和物理變化中伴隨發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換和傳遞的科學。
(一)基本概念:
(1).體系與環(huán)境:在化學中,把研究的對象叫做體系,把體系以外的部分叫做環(huán)境
敞開體系:體系與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換,又有能量的交換。
封閉體系:體系與環(huán)境之間無物質(zhì)交換,只有能量的交換。
孤立體系:體系與環(huán)境之間,既沒有物質(zhì)交換,也沒有能量交換。
(2).狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù):
狀態(tài):用來描述這個體系的諸如溫度、壓力、體積、質(zhì)量和組成等物理性質(zhì)和化學性質(zhì)的總和,當這些性質(zhì)都有確定值時,就說體系處于一定的狀態(tài)。
狀態(tài)函數(shù):用來描述體系的這些性質(zhì)僅決定于狀態(tài)本身而與變化過程的具體途徑無關,這些性質(zhì)就是狀態(tài)函數(shù)。
顯然,P、V、T、n、△u等都是狀態(tài)函數(shù),而Q、w都不是狀態(tài)函數(shù)與途徑有關。
狀態(tài)函數(shù)值的變化只取決于體系的初態(tài)和終態(tài)而與變化的途徑無關。
(3).過程和途徑:
過程:體系所發(fā)生的狀態(tài)變化叫做熱力學過程,簡稱過程。過程開始的狀態(tài)叫做始態(tài),最后的狀態(tài)叫做終態(tài),習慣上把狀態(tài)變化所經(jīng)歷的具體步驟叫做途徑。常見的過程:
等溫過程(T):在溫度不變的情況下,體系由始態(tài)到終態(tài)進行的過程。
等壓過程(P):在壓力不變的情況下,體系由始態(tài)到終態(tài)進行的過程。
恒容過程(V):在體積不變的情況下,體系由始態(tài)到終態(tài)進行的過程。
絕熱過程(Q):在變化過程中,體系與環(huán)境之間沒有熱量交換??荚囉脮?BR> (二)熱力學能與熱力學第一定律
(1).熱與功:
在化學反應中除了有熱能變化之外,還有其他形式的能量變化。在熱力學中,把體系與環(huán)境之間因溫度不同而交換或傳遞的能量稱為熱,除了熱以外的其他一切交換或傳遞的能量都稱之為功,一般用符號Q表示熱,用符號W表示功。并規(guī)定體系吸收熱量為正值,體系放出熱量為負值,體系對環(huán)境所作的功是正值,環(huán)境對體系所作的功是負值。
(2).熱力學能:
體系內(nèi)部能量的總和稱為熱力學能,用符號u表示。熱力學能包括體系內(nèi)各種物質(zhì)的分子平動能,分子間勢能,分子內(nèi)部的轉(zhuǎn)動能和振動能,電子運動能、核能等。內(nèi)能的絕對值雖無法測出,但內(nèi)能的變化△u可通過熱力學第一定律進行計算。
(3).熱力學第一定律:
人們經(jīng)過長期實踐證明,能量是不生不變的,但它可以變換形式,這就是能量守恒定律。也稱為熱力學第一定律。
如果體系由狀態(tài)(1)變化到狀態(tài)(2),在此過程中體系從環(huán)境吸熱Q對環(huán)境作功W,則根據(jù)能量守恒定律,體系內(nèi)能的變化△u為:
△ u=u2一u1=Q-w ——熱力學第一定律的數(shù)學表達式。