宋天佑《无机化学》第2章ppt课件.ppt

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1、“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 化学热力学，是从化学反应的能化学热力学，是从化学反应的能量出发，去研究化学反应的方向和进量出发，去研究化学反应的方向和进行程度的一门科学。行程度的一门科学。 第二章第二章 化学热力学初步化学热力学初步“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 2. 1 热力学基本概念热力学基本概念 2. 1. 1 体系和状

2、态函数体系和状态函数 体系体系 我们研究的对象，我们研究的对象， 称为体系。称为体系。 环境环境 体系以外的其他部体系以外的其他部 分，称为环境。分，称为环境。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 例如，我们研究杯子中的水，则例如，我们研究杯子中的水，则水是体系。水是体系。 水面上的空气、杯子皆为环境。水面上的空气、杯子皆为环境。 这时体系和环境之间有明确的界这时体系和环境之间有明确的界面。面。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综

3、治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 例如，以例如，以 N2 和和 O2 混合气混合气体中的体中的 O2 作为体系，则作为体系，则 N2 是是环境。环境。 体系和环境之间有时又无明体系和环境之间有时又无明确的界面。确的界面。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 此时，可以设计一个假想界面，此时，可以设计一个假想界面，从分体积的概念出发，认为从分体积的概念出发，认为 V（O2）以内是体系，以外是环境。以内是体系

4、，以外是环境。 N2 和和 O2 之间就不存在明确的之间就不存在明确的界面。界面。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 热力学上研究的，多是和环境热力学上研究的，多是和环境之间有能量交换，而无物质交换的之间有能量交换，而无物质交换的封闭体系。封闭体系。 体系和环境放在一起，在热力体系和环境放在一起，在热力学上称为宇宙。学上称为宇宙。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为

5、重点的“群众性治安防控工程”。 那种和环境之间既有能量交那种和环境之间既有能量交换，又有物质交换的体系称为敞换，又有物质交换的体系称为敞开体系。开体系。 而那种和环境之间既无物质而那种和环境之间既无物质交换，又无能量交换的体系称为交换，又无能量交换的体系称为孤立体系。孤立体系。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 描述和确定体系状态的物理量，描述和确定体系状态的物理量，称为状态函数。称为状态函数。 例如描述和确定理想气体体系的例如描述和确定理想气体体系的状态时，经常

6、用到的物质的量状态时，经常用到的物质的量 n，压，压力力 p，体积，体积 V 和温度和温度 T，均为体系的，均为体系的状态函数。状态函数。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 状态一定，则体系的状态函数状态一定，则体系的状态函数一定。一定。 体系的状态函数发生了变化，体系的状态函数发生了变化，则体系的状态发生变化。则体系的状态发生变化。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联

7、网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 例如，温度的改变量用例如，温度的改变量用 T 表示，表示，则则 T = T终终 T始始 可同样理解可同样理解 n， p， V 等。等。 状态变化的始态和终态一经确定，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。则状态函数的改变量是一定的。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 某些状态函数，如某些状态函数，如 V，n 等所等所表示的体系的性质有加和性。表示的体系的性质有加和性。 例如例如 5 dm3 气体，气体，V

8、 = 5 dm3，它等于体系各部分的体积之和。它等于体系各部分的体积之和。 V，n 等性质称为体系的量度等性质称为体系的量度性质。性质。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 T，p， 等性质，等性质，无加和性，称为体系的无加和性，称为体系的强度性质。强度性质。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 体系的状态发生变化，从始态体系的状态发生

9、变化，从始态到终态，则称体系经历了一个热力到终态，则称体系经历了一个热力学过程，简称过程。学过程，简称过程。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 若体系的始态、终态的压力和若体系的始态、终态的压力和环境的压力等于一个恒值，则称体环境的压力等于一个恒值，则称体系的变化为系的变化为 “恒压过程恒压过程”。 同样理解同样理解“恒温过程恒温过程” “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控

10、联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 若体系变化时和环境之间无若体系变化时和环境之间无热量交换，则为热量交换，则为“绝热过程绝热过程 ”。 若体系的始态、终态的体积若体系的始态、终态的体积等于一个恒值，则称体系的变化等于一个恒值，则称体系的变化为为 “恒容过程恒容过程”。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 完成一个热力学过程，可以采取完成一个热力学过程，可以采取多种不同的方式。多种不同的方式。 每一种具体方式，称为一种途径每一种具体方式，称为一种途径 “雪亮

11、工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 过程注重于始态和终态；过程注重于始态和终态； 而途径注重于具体方式。而途径注重于具体方式。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 例如，某理想气体，经历一个恒温过程例如，某理想气体，经历一个恒温过程 该过程可以经由许多不同的途径来完成。该过程可以经由许多不同的途径来完成。 p = 1 105 Pa p = 2

12、 105 Pa V = 2 dm3 V = 1 dm3 恒温过程恒温过程“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2 105 Pa1 dm31 105 Pa2 dm3途径途径 II4 10 5 Pa0.5 dm3 下面给出其中两种途径：下面给出其中两种途径：途径途径 I0.5 105 Pa4 dm3“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 状态函数

13、的改变量，取决于始状态函数的改变量，取决于始态和终态，不管途径如何不同。态和终态，不管途径如何不同。 在同一过程的每一种途径中，在同一过程的每一种途径中，状态函数的改变量均一致。状态函数的改变量均一致。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 p = p终终 p始始 = 2 105 1 105 = 1 105 （Pa） p = 1 105 Pa p = 2 105 Pa V = 2 dm3 V = 1 dm3 恒温过程恒温过程“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）

14、三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 V = V终终 V始始 = 1 2 = 1 （dm3） p = 1 105 Pa p = 2 105 Pa V = 2 dm3 V = 1 dm3 恒温过程恒温过程“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 热力学能是体系内部所有能量热力学能是体系内部所有能量之和。之和。 它包括一些尚未研究的能量。它包括一些尚未研究的能量。 热力学上用符号热力学上用

15、符号 U 表示热力表示热力学能，热力学能经常称为内能。学能，热力学能经常称为内能。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 虽然体系的热力学能尚不能虽然体系的热力学能尚不能求得，但是体系的状态一定时，求得，但是体系的状态一定时，热力学能是一个确定值。热力学能是一个确定值。 因此，热力学能因此，热力学能 U 是体系是体系的状态函数。的状态函数。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网

16、应用为重点的“群众性治安防控工程”。 体系的状态发生变化，始终体系的状态发生变化，始终态确定，则热力学能变化量态确定，则热力学能变化量 U 是一定值是一定值 U = U终终 U始始“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 T 一定，则一定，则 U 一定。一定。 即若即若 T = 0，则，则 U = 0 理想气体是最简单的体系，理想气体是最简单的体系，可以认为理想气体的热力学能只可以认为理想气体的热力学能只是温度的函数。是温度的函数。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（

17、社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 2. 1. 2 热力学第一定律热力学第一定律 过程中体系的热力学能变化，显过程中体系的热力学能变化，显然要依赖体系与环境之间的能量传递然要依赖体系与环境之间的能量传递来实现。来实现。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 体系和环境之间的能量传递有体系和环境之间的能量传递有两种方式：两种方式： 一种是基于温差造成的能量传一种是基于温差造成的

18、能量传递，称为递，称为“热热”； 此外的其他能量传递方式统称此外的其他能量传递方式统称为为“功功”。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 某体系由状态某体系由状态 I 变化到变化到状态状态 II，在这一过程中，在这一过程中 体系从环境吸热体系从环境吸热 Q 环境对体系做功环境对体系做功 W“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 体系从环境

19、吸热体系从环境吸热 Q 环境对体系做功环境对体系做功 W 则有则有 U = Q + W 若体系热力学能的改变量用若体系热力学能的改变量用 U 表示，表示，“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 即体系热力学能的改变量等于即体系热力学能的改变量等于体系从环境吸收的热量体系从环境吸收的热量 Q 与环境与环境对体系所做的功对体系所做的功 W 之和。之和。 这就是热力学第一定律。这就是热力学第一定律。 U = Q + W“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心

20、为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 例如某过程中，体系吸热例如某过程中，体系吸热 100 J，环境对体系做功环境对体系做功 20 J。 由第一定律表达式由第一定律表达式 U = Q + W = 100 +（ 20） = 80 （J）“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 环境的热环境的热力学力学能改变量怎样求得能改变量怎样求得 ？ 已知，体系从环境吸热已知，体系从环境吸热 100 J， 环境对

21、体系做功环境对体系做功 20 J。 从环境考虑，（即把环境当做体系）从环境考虑，（即把环境当做体系） 则有则有 Q环环 = 100 J， W环环 = 20 J 体系的热力学能增加了体系的热力学能增加了 80 J。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 所以所以 U环环 = Q环环 + W环环 =（ 100） + 20 = 80（J） 环境的热力学能减少了环境的热力学能减少了 80 J。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支

22、撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 热力学能是量度性质，有加和性。热力学能是量度性质，有加和性。 体系加环境为宇宙，故体系加环境为宇宙，故 U宇宙宇宙 = U体体 + U环环 = 80 +（ 80） = 0 所以说热力学第一定律是能量守恒所以说热力学第一定律是能量守恒定律。定律。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 热力学规定：热力学规定： Q 是指环境给予体系的热量。是指环境给予体系的热量。 Q = 40 J，表示体

23、系放热，表示体系放热 40 J。 结论结论 体系吸热为正，放热为负。体系吸热为正，放热为负。 Q = 30 J，表示体系吸热，表示体系吸热 30 J，“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 W 是指环境对体系所做的功，是指环境对体系所做的功， W = 20 J 表示环境对体系做功表示环境对体系做功 20 J， W = 10 J 表示体系对环境做功表示体系对环境做功 10 J。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格

24、化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 2. 1. 3 体积功体积功 在热力学过程中，体系在热力学过程中，体系对抗外压改变体积，产生体对抗外压改变体积，产生体积功。积功。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 在一截面积为在一截面积为 S 的的圆柱形筒内，理想气体圆柱形筒内，理想气体体系经历一热力学过程体系经历一热力学过程 截面积截面积 S“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化

25、管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 II lI 受恒外力受恒外力 F 作用。作用。 活塞从活塞从 I 位移动位移动到到 II 位，位， 移动距离为移动距离为 l “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 按照传统的功按照传统的功的定义，环境对体的定义，环境对体系的功系的功 II lIW = F l= l S FS“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监

26、控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 W = F l= l S FS 是外压是外压 p外外 FSF 是外力，是外力，“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 l S 是体积，是体积， 这个体积等于这个体积等于 过程的过程的 V。 II lIW = p外外 l S 是外压是外压 p外外 FSV终终V始始W = l S FS? V。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为

27、重点的“群众性治安防控工程”。 所以环境所做的功所以环境所做的功 W = p外外 V W = F l= l S FS“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 若体积的改变量若体积的改变量 V = 0， 则则 W体体 = 0 W体体 = p外外 V 这种功这种功称为体积功，以称为体积功，以 W体体 表示表示 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。

28、 即即 W = W体体 我们研究的过程与途径，若我们研究的过程与途径，若不加以特别说明，可以认为只有不加以特别说明，可以认为只有体积功。体积功。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 功和热只有体系的状态发生变化功和热只有体系的状态发生变化时才有所体现，它们不是状态函数。时才有所体现，它们不是状态函数。 讨论体系在某状态下具有多少功讨论体系在某状态下具有多少功和含有多少热是完全错误的。和含有多少热是完全错误的。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心

29、为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 而且仅仅知道了过程的始终态也而且仅仅知道了过程的始终态也很难说明功和热的具体数值，因为功很难说明功和热的具体数值，因为功和热的大小与途径有关。和热的大小与途径有关。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 通过理想气体恒温膨胀来说明通过理想气体恒温膨胀来说明这个问题。这个问题。 4 100 kPa 4 dm3 T = 0 1 100 kPa 16 dm3“雪

30、亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 先考察途径先考察途径 A 反抗外压反抗外压 p = 1 100 kPa 一次膨胀至一次膨胀至 16 dm3 4 100 kPa 4 dm3 T = 0 1 100 kPa 16 dm34 100 kPa4 dm31 100 kPa16 dm3“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 = 1 100 kPa （

31、16 4 ） 103 m3 WA = p外外 V= 1200 J4 100 kPa4 dm31 100 kPa16 dm3“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 再考察途径再考察途径 B，分两步膨胀，分两步膨胀 （1）先反抗外压）先反抗外压 p1 = 2 100 kPa 膨胀到膨胀到 8 dm3 W1 = p外外 V= 2 100 kPa （8 4） 103 m3= 800 J 4 100 kPa4 dm32 100 kPa8 dm3“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、

32、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 （2） 再反抗外压再反抗外压 p2 = 1 100 kPa 膨胀到膨胀到 16 dm3 W2 = p外外 V= 1 100 kPa （16 8） 103 m3= 800 J 2 100 kPa8 dm31 100 kPa16 dm3“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 WB = W1 + W2 = （ 800 J）+ （ 800 J）

33、 = 1600 J 完成同一过程时，不同途径的完成同一过程时，不同途径的功不相等。功不相等。 WA = 1200 J“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 再看再看 A 和和 B 两种途径下的两种途径下的热量热量 Q。 由于是理想气体体系，由于是理想气体体系， 且且 T = 0 故过程的故过程的 U = 0 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程

34、”。 由热力学第一定律由热力学第一定律 U = Q + W Q = U W 由于由于 U = 0 故故 Q = W“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 由于由于 Q = W WB = 1600 J WA = 1200 J， QB = 1600 J 故故 QA = 1200 J 因此，热量因此，热量 Q 也和途径有关。也和途径有关。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重

35、点的“群众性治安防控工程”。 功和热与功和热与 U 不同，只指出不同，只指出过程的始终态，而不指出具体途过程的始终态，而不指出具体途径时，是不能计算功和热的。径时，是不能计算功和热的。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2. 2 热热 化化 学学 热化学的主要内容是把热力学热化学的主要内容是把热力学第一定律具体应用于化学反应，讨第一定律具体应用于化学反应，讨论和计算化学反应的热量变化。论和计算化学反应的热量变化。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中

36、心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 2. 2. 1 化学反应的热效应化学反应的热效应 当生成物的温度恢复到反应物的当生成物的温度恢复到反应物的温度时，化学反应中所吸收或放出的温度时，化学反应中所吸收或放出的热量，称为化学反应热效应，简称反热量，称为化学反应热效应，简称反应热。应热。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 化学反应热要体现出与反应物和化学反应热要体现出与反应物和生成物的化学键

37、相联系的能量变化。生成物的化学键相联系的能量变化。 所以一定要定义反应物和生成物所以一定要定义反应物和生成物的温度相同，以消除因反应物和生成的温度相同，以消除因反应物和生成物温度不同而引起的热量变化。物温度不同而引起的热量变化。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 当然这种由于温度变化而产生当然这种由于温度变化而产生的热效应是可以计算出来的。的热效应是可以计算出来的。 而且计算化学反应的热效应经而且计算化学反应的热效应经常涉及这类计算。常涉及这类计算。“雪亮工程是

38、以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 化学反应中，化学反应中， 体系的热力学能体系的热力学能的改变量写成的改变量写成 rU r： reaction rU = U生生 U反反 它等于生成物的它等于生成物的 U生生 减去反应物的减去反应物的 U反反“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 rU = U生生 U反反 由第一定律由第一定律 rU = Q + W

39、故有故有 U生生U反反 = Q + W 注意注意 此处的此处的 W 在不加说明时是指在不加说明时是指 W体体 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 1. 恒容反应热恒容反应热 QV 则有则有 rU = QV + W = QV 恒容反应中，恒容反应中， V = 0 故故 W = p V = 0“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 QV 是恒

40、容反应的热效应。是恒容反应的热效应。 从从 QV = rU 可见可见 在恒容反应中，热效应全部在恒容反应中，热效应全部用来改变体系的热力学能。用来改变体系的热力学能。 即即 QV = rU “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 根据关系式根据关系式 QV = rU QV 和状态函数的改变量和状态函数的改变量 rU 建立了数量关系。建立了数量关系。 于是为求得于是为求得 QV 提供了方提供了方 便的条件。便的条件。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中

41、心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 当当 rU 0 时，时， QV 0，是吸热反应，是吸热反应， rU 0 时，时， QV 0 时，时， Qp 0， 是吸热反应是吸热反应 rH 0 时，时， Qp 0 表示吸热，表示吸热， rHm 0 NH4Cl（s） HCl（g）+ NH3（g） （1） 0 r H m“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 这两个吸热反应，常温下不能自发进行。这两个吸热反

42、应，常温下不能自发进行。 但是，高温下仍吸热，却可以自发进行。但是，高温下仍吸热，却可以自发进行。 NH4HCO3（s） NH3（g）+ H2O（l）+ CO2（g） （4） 0 r H m CuSO4 5 H2O（s） CuSO4（s） + 5 H2O（l） （3） 0 r H m“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 吸热反应，常温下可自发进行。吸热反应，常温下可自发进行。 Ba OH 2 8 H2O s + 2 NH4SCN s Ba SCN 2 s + 2 N

43、H3 g + 10 H2O l （ ）（ ）（ ）（ ）（ ） （ ）（ ） r H m（5） 0“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 综上所述，除反应热和温度外，综上所述，除反应热和温度外，还有其他影响反应方向的因素。还有其他影响反应方向的因素。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 2. 3. 4 熵熵 固体生成气体固体生成气体 1.

44、混乱度和微观状态数混乱度和微观状态数 总结前面反应中，违反放热规律向总结前面反应中，违反放热规律向吸热方向进行的几个反应的特点。吸热方向进行的几个反应的特点。 反应（反应（1） NH4Cl（s） HCl（g）+ NH3（g） “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。气体少变成气体多气体少变成气体多 固体变成液体固体变成液体 反应（反应（2） N2O4 （g） 2 NO2 （g） 反应（反应（3） CuSO4 5 H2O（s） CuSO4（s）+ 5 H2O（l）“雪亮工

45、程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。固体变成液体和气体固体变成液体和气体 固体变固体变成成液体和气体液体和气体 反应反应（4） NH4HCO3（s） NH3（g）+ H2O（l）+ CO2（g） 反应（反应（5） Ba OH 2 8 H2O s + 2 NH4SCN s Ba SCN 2 s + 2 NH3 g + 10 H2O l （ ）（ ）（ ）（ ）（ ） （ ）（ ）“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管

46、理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 总之，生成物分子的活动范围总之，生成物分子的活动范围变大；活动范围大的分子增多。变大；活动范围大的分子增多。 这说明体系的混乱度变大。这说明体系的混乱度变大。 体系的混乱度变大，这是一种体系的混乱度变大，这是一种趋势。趋势。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 定量地描述体系的混乱度，则要定量地描述体系的混乱度，则要引进微观状态数引进微观状态数 的概念。的概念。 考察体系的微观状态，即微观上考察体

47、系的微观状态，即微观上的每一种存在形式。的每一种存在形式。 显然显然 将是一个极大的数字。将是一个极大的数字。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 一个很简单的一个很简单的 10 个粒子的体个粒子的体系，且将系，且将 10 个粒子限制仅在直线个粒子限制仅在直线上上 10 个相邻的位置上运动个相邻的位置上运动 。 其微观状态数其微观状态数 将等于将等于 10 的阶乘的阶乘 3628800。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信

48、息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 若将粒子的活动范围扩大，若将粒子的活动范围扩大， 或将粒子的数目增加，或将粒子的数目增加， 将变得更巨大。将变得更巨大。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 1. 状态函数熵状态函数熵 体系的状态一定，则体系的体系的状态一定，则体系的微观状态数一定。微观状态数一定。 故应有一种宏观的状态函数故应有一种宏观的状态函数和微观状态数和微观状态数 相关联，它可相关联，它可以表征体系

49、的混乱度。以表征体系的混乱度。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 这个状态函数是熵（这个状态函数是熵（S）。）。 熵熵 S 和微观状态数和微观状态数 之间之间符合公式符合公式 S = k ln k = 1.38 1023 J K1 k 称为称为 Boltzmann 常数常数“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 熵熵 状态函数状态函数，有

50、加和性，有加和性，是量度性质，单位为是量度性质，单位为 JK1 公式公式 S = k ln 反映了热反映了热力学函数力学函数熵熵 S 与微观状态数与微观状态数 的关系的关系。 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 但过程的熵变但过程的熵变 S，一般，一般不用不用公式公式 S = k ln 计算计算 “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 恒