化学反应中的质量与能量关系.pptVIP

c、同一体系各状态函数间相互联系。 d、同一状态下状态函数组合仍为状态函数， 但不同状态下组合不能成为状态函数。 ?如 ：△T= T2－T1，△T就不是状态函数。 （2）分类：依与体系物质数量的关系分： 如：V、m、n等 如:T、蒸气压、粘度、密度等 与量成正比，有加合性。 与量无关，无加合性。 容量（广度）性质： 强度性质： 第27页，共73页，编辑于2022年，星期三 3、过程(process)与途径(path) 过程：系统状态发生的任何变化。 等温 (isothermal) 过程： 等压 (isobar) 过程： 等容 (isovolume) 过程： 绝热 (adiabatic) 过程： 循环 (cyclic) 过程： 途径：完成过程的具体步骤。 热力学过程 A B T1= T2 = T外 p1= p2 = p外 V1= V2 Q = 0 一个过程可由很多不同途径实现。 复原 第28页，共73页，编辑于2022年，星期三 4 、热(heat)和功(work) （1）热 ( Q ) 系统与环境因温度不同交换或传递的能量。 系统吸热: Q 0 系统放热: Q 0 （2）功 ( W ) 除热外系统与环境其它各种能量传递形式 。 环境对系统做功（体系得功）：W 0 系统对环境做功（体系失功）：W 0 状态函数 ? 均不是状态函数 均具能量单位 进为正出为负 第29页，共73页，编辑于2022年，星期三 多数情况下，可认为化学反应体系只做体积功 体积功(We)的计算： We= - F外? l 系统体积变化反抗外力所做功 之外其它功（磁、电、表面功） We= - p外? ?V V1 V2 ΔV A p外 l = - p外?A ? l = - p外(V2 – V1) 功的形式 体积功： 非体积功： 第30页，共73页，编辑于2022年，星期三 5、热力学能 (U)(thermodynamic energy) 绝对数值难以确定，但可得到 ?U。 状态函数。 系统内部各种形式能量总和，又称内能。 广度性质。 质点的动能（平动能、转动能、振动能） 微粒间吸引或排斥所产生的势能 原子间相互作用的化学键能 不包括体系整体运动动能和外力场中位能。 第31页，共73页，编辑于2022年，星期三 二、 热力学第一定律（first law of thermodynamics) 1、内容：自然界一切物质都具有能量，能量有 不同形式，各形式间可以相互转化，但能量 总量不变 2、数学表达式： 等容系统： ？ 绝热系统： ？ ?U = QV ?U = W U2= U1+ Q + W U2 - U1= Q + W ΔU = Q + W 吸热 Q 得功 W 封闭体系: （即能量守恒定律）。 第32页，共73页，编辑于2022年，星期三 解： 由热力学第一定律： 由题：Q=100J，W=－20J =100 – 20 = 80（J） 环境热力学能改变量（减少）为－80J 【例1】某过程体系从环境吸收热量100J，对环境 作体积功20J,求过程中体系热力学能和环境热力学 能改变量？ 第33页，共73页，编辑于2022年，星期三 【例2】系统在某状态变化(1)过程中吸收836J热; 当系统以(2)过程恢复到原来状态时，放热418J， 对环境做功1.6J，求在(1)状态变化过程中环境和系统之间作的功。 I II （1） （2） 解： ΔU1 = U2 - U1= Q1 + W1 ΔU2 = U1 - U2= Q2+ W2 ΔU1= -ΔU2 ∴ Q1+ W1= - (Q2+ W2) W1= - Q1 - Q2 - W2 = - 836 - ( - 418) - ( -1.6) = - 416.4（J） 第34页，共73页，编辑于2022年，星期三 解： Q = 178.3 KJ = 178.3－9.22 = 169.1 (KJ) 【例3】压力101.33KPa，温度1110K，1mol CaCO3分解，从环境吸热178.3KJ，体积增大 0.091m3，求1mol CaCO3分解后内能的变化？ 第35页，共73页，编辑于2022年，星期三 三、反应热(heat of chemical reaction)与焓(enthalpy) 1、反应热 （1）含义：只做体积功，产物T恢复到反应物T， 体系吸收或放出的热。 （2）分类： 恒容反应热 (QV)： 恒压反应热(Qp)： ?V=0 ?U = Qp + W= Qp – p ?V QV与Qp的关系： We =0 ?U = QV 恒容热等于内能变化 Qp