(9.2.2)--2.2-1化学反应过程的能量变化.pdf

工程化学工程化学工程化学工程化学化学反应的基本化学反应的基本化学反应的基本化学反应的基本规律规律规律规律化学反应中的能量化学反应中的能量化学反应中的能量化学反应中的能量变化变化（变化变化（1 1 1 1）Engineering Chemistry化学反应中的能量化学反应中的能量化学反应中的能量化学反应中的能量变化变化（变化变化（1 1 1 1）目 录CONTENTS化学热力学基本概念热力学第一定律化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化化学变化过程都伴随着能量的变化，研究物质变化过程中各种形式能量相互转化规律的科学称为热力学建立在著名的热力学第一定律二定律和热力学第三定律基础上，适用于大量分子组成的宏观系统。将热力学原理应用于化学变化过程就形成了化学热力学。化学热力学的主要内容：计算化学反应热化学变化的方向和限度；有关化学平衡的研究物质变化过程中各种形式能量相互转化规律的科学称为热力学。热力学建立在著名的热力学第一定律、热力学第适用于大量分子组将热力学原理应用于化学变化过程，化学反应热；判断化学平衡的计算等。基本概念(1)系统和环境化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化客观世界中，任何物质总是和周围的其他物质相联系的。为研究的方便，将被研究对象就称为统以外与之密切相关的物质或空间，则称为系统：研究对象系统：研究对象环境：除系统之外系统环境围的其他物质相联将被研究对象就称为系统。系则称为环境。环境根据系统和环境之间有无能量交换与物质交换敞开系统：系统与环境之间既有物质交换敞开系统：系统与环境之间既有物质交换封闭系统：系统与环境之间没有物质交换隔离系统：系统与环境之间既没有物质交换隔离系统系统与环境之间既没有物质交换量交换，又称孤立系统敞开系统很常见，但比较复杂化学热力学中最常见的系统，也是本册书所研究的系统根据系统和环境之间有无能量交换与物质交换，将系统分为三类：系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。系统与环境之间没有物质交换，只有能量交换。系统与环境之间既没有物质交换，也没有能系统与环境之间既没有物质交换，也没有能又称孤立系统。但比较复杂；隔离系统不存在；封闭系统是也是本册书所研究的系统。(2)状态和状态函数化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化状态：系统一切性质的总和，系统物理性质和化学性质的综合表现。对于有确定组成和聚集状态的系统，其状态是由温度T、压力p、体积V等宏观物理性质来确定，这些宏观物理量为系统本身的性质。的性质。系统的状态一定，系统的性质也就确定了的性质发生改变，状态也要改变。系统物理性质和化对于有确定组成和聚集状态的系V、热力学能U这些宏观物理量为系统本身系统的性质也就确定了，系统描述系统状态性质的函数称为状态函数pVTCpU性质状态函数的特点：（1）单值函数（1）单值函数（2）各状态函数之间有一定得联系（3）异途同归，值变相等；周而复始状态函数，如P、T、V等。总和描述了状态使成为确定各状态函数之间有一定得联系周而复始，数值还原(3)热和功对于非隔离系统，状态发生改变时，系统与环境之间的能量交换热力学中将其分为热和化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化热（heat）系统与环境之间因温度不同而引起的能量交换称为热用符号Q 表示 单位 J或kJ 系统与环境之间的能量交换，热力学中将其分为热和功两种形式。称为热，用符号Q 表示,单位 J或kJ。系统吸热，Q0 Q与变化途径有关，是途径函数，不是状态函数系统放热，Q，往往伴随着热力学中将其分为热和而引起的能量交换，热力学中将其分为热和不是状态函数。Q 0，系统对环境作功Wp V 其它形式所交换的能量系统对环境作功，W 0(4)热力学能任何物质都具有能量，系统内所有微观粒子全部能化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化量的总和称为热力学能，又称内能。用是J或kJ。热力学能包括粒子的动能和粒子间的势能等对值无法测定，可通过热力学第一定律力学能的改变量力学能的改变量。内所有微观粒子全部能U来表示，单位热力学能包括粒子的动能和粒子间的势能等，其绝热力学第一定律来确定系统热热力学第一定律本质即能量守恒定律化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化自然界的一切物质都具有能量，能量不会自生自灭只能从一种形式转化为另一种形式，在转化过程中量的总值不变。例如一封闭系统从始态变到终态，从环境吸热Q同时环境对系统做功W从环境吸热Q，同时环境对系统做功W，学能改变量为：21-=UUUQW能量不会自生自灭，在转化过程中，能，在变化过程中则系统的热力则系统的热力UUUQW如系统从环境吸热100J，而对环境做功系统热力学能的改变量为：化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化70J这个变化中，环境放热100J，接受系统做功30 J，因此环境热力学能的改变量为：系统与环境的热力学能的改变量之和为对于孤立系统，任何过程Q=0、W=0这是热力学第一定律的一个推论。而对环境做功30 J，则接受系统做功系统与环境的热力学能的改变量之和为：-70J0JW=0、U=0，第一类永动机第一类永动机小结化学热力学化学热力学热力学第一定律基本概念热力学第一定律