吉大 物理化學(xué) 第一定律

1、主要解決的問題主要解決的問題 變化過程中能量的傳遞和能量的變化過程中能量的傳遞和能量的轉(zhuǎn)化的計(jì)算問題轉(zhuǎn)化的計(jì)算問題 一、系統(tǒng)與環(huán)境一、系統(tǒng)與環(huán)境 11 基本概念及術(shù)語基本概念及術(shù)語 系統(tǒng)：研究的對(duì)象。系統(tǒng)：研究的對(duì)象。 環(huán)境環(huán)境:與系統(tǒng)密切相關(guān)的其余部分與系統(tǒng)密切相關(guān)的其余部分 系統(tǒng)的分類系統(tǒng)的分類 1隔離系統(tǒng)（孤立系統(tǒng)）：系統(tǒng)與環(huán)境之間既隔離系統(tǒng)（孤立系統(tǒng)）：系統(tǒng)與環(huán)境之間既沒有能量交換，也沒有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。沒有能量交換，也沒有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。2封閉系統(tǒng)：系統(tǒng)與環(huán)境之間只有能量交換，封閉系統(tǒng)：系統(tǒng)與環(huán)境之間只有能量交換，但沒有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。但沒有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。 3敞開系統(tǒng)：系統(tǒng)與環(huán)境之

2、間既有能量換，敞開系統(tǒng)：系統(tǒng)與環(huán)境之間既有能量換，也有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。也有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。 敞開系統(tǒng)敞開系統(tǒng) 封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng) 隔離系統(tǒng)隔離系統(tǒng) 二、狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)二、狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 狀態(tài)狀態(tài)：是系統(tǒng)物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)綜合表現(xiàn)。：是系統(tǒng)物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)綜合表現(xiàn)。 狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù):用來描述和規(guī)定狀態(tài)的宏觀物理量。用來描述和規(guī)定狀態(tài)的宏觀物理量。定態(tài)定態(tài):狀態(tài)函數(shù)不隨時(shí)間變化狀態(tài)函數(shù)不隨時(shí)間變化 既熱力學(xué)平衡態(tài)既熱力學(xué)平衡態(tài) 熱力學(xué)平衡態(tài)熱力學(xué)平衡態(tài)：熱平衡，力平衡，相平衡，：熱平衡，力平衡，相平衡，化學(xué)平衡化學(xué)平衡 狀態(tài)函數(shù)的三點(diǎn)說明狀態(tài)函數(shù)的三點(diǎn)說明 第一、狀態(tài)函數(shù)的分類第一、狀態(tài)函數(shù)的分

3、類 1廣度性質(zhì)廣度性質(zhì)（容量性質(zhì)）：其數(shù)值的大小與（容量性質(zhì)）：其數(shù)值的大小與系統(tǒng)中所含的物質(zhì)量成正比。且具有加和性。系統(tǒng)中所含的物質(zhì)量成正比。且具有加和性。 如如:質(zhì)量質(zhì)量(m) 2強(qiáng)度性質(zhì)強(qiáng)度性質(zhì)：其數(shù)值的大小與系統(tǒng)中所含的：其數(shù)值的大小與系統(tǒng)中所含的物質(zhì)量無關(guān)，且不具有加和性。物質(zhì)量無關(guān)，且不具有加和性。如如:溫度溫度(T) 第二、狀態(tài)函數(shù)之間的關(guān)系第二、狀態(tài)函數(shù)之間的關(guān)系 熱力學(xué)系統(tǒng)中的狀態(tài)變量之間并不是獨(dú)立熱力學(xué)系統(tǒng)中的狀態(tài)變量之間并不是獨(dú)立的，彼此之間有著相互聯(lián)系的，彼此之間有著相互聯(lián)系 如如:理想氣體的理想氣體的p,V,T 例例:有物質(zhì)量為有物質(zhì)量為n的純理想氣體組成的系統(tǒng)的純理

4、想氣體組成的系統(tǒng),若要若要確定系統(tǒng)的狀態(tài)確定系統(tǒng)的狀態(tài),則系統(tǒng)的則系統(tǒng)的( )必須是確定的必須是確定的 .1.p 2.V 3.T,U 4.T,p 4 2當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，狀態(tài)函數(shù)的值可能發(fā)生變化，狀態(tài)函數(shù)的值可能發(fā)生變化，狀態(tài)函數(shù)的改變量，只與過狀態(tài)函數(shù)的改變量，只與過程的始終態(tài)有關(guān)，而與狀態(tài)程的始終態(tài)有關(guān)，而與狀態(tài)變化的具體途徑無關(guān)。變化的具體途徑無關(guān)。LAB LA LB L= LB - LA 第三、狀態(tài)函數(shù)有以下兩個(gè)特征第三、狀態(tài)函數(shù)有以下兩個(gè)特征 1系統(tǒng)的狀態(tài)確定后，狀態(tài)函數(shù)具有單一確系統(tǒng)的狀態(tài)確定后，狀態(tài)函數(shù)具有單一確定的值，決不會(huì)具有多個(gè)不等的值。定的值

5、，決不會(huì)具有多個(gè)不等的值。 推論推論1:根據(jù)特征根據(jù)特征2狀態(tài)函數(shù)的改變量具有加和性。狀態(tài)函數(shù)的改變量具有加和性。 L= LB如：如：水水1030507090 T=90-10=80 T=(30-10)+(50-30)+(70-50)+(90-70)=80推論推論2：循環(huán)過程狀態(tài)函數(shù)的改變量為零。：循環(huán)過程狀態(tài)函數(shù)的改變量為零。0LdL根據(jù)狀態(tài)函數(shù)的根據(jù)狀態(tài)函數(shù)的特征特征,對(duì)于物質(zhì)量對(duì)于物質(zhì)量一定的單組分均一定的單組分均相系統(tǒng)相系統(tǒng) V=f（p、T） 若若U是狀態(tài)函數(shù)是狀態(tài)函數(shù) U=f（T、V）()()VTUUdUdTdVTV若若H是狀態(tài)函數(shù)是狀態(tài)函數(shù) H=f（T、p） ()()PTHHdHdT

6、dpTp 凡是狀態(tài)函數(shù)，一定具有以上兩個(gè)特征，反之，凡是狀態(tài)函數(shù)，一定具有以上兩個(gè)特征，反之，凡是具有以上兩個(gè)特征的一定是狀態(tài)函數(shù)。凡是具有以上兩個(gè)特征的一定是狀態(tài)函數(shù)。 ()()TPVVdVdpdTpT三、過程與途徑三、過程與途徑 過程：狀態(tài)發(fā)生了變化，就叫做過程。過程：狀態(tài)發(fā)生了變化，就叫做過程。 途徑：完成過程的具體步驟叫途徑。途徑：完成過程的具體步驟叫途徑。 恒壓恒壓p1，V1，T1p2，V2，T2p1, V , T2 恒溫恒溫12熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律 一、第一定律的表述一、第一定律的表述 熱力學(xué)第一定律是一個(gè)能量守恒的定律熱力學(xué)第一定律是一個(gè)能量守恒的定律 經(jīng)驗(yàn)敘述經(jīng)驗(yàn)敘述:

7、第一類永動(dòng)機(jī)是根本造不成的第一類永動(dòng)機(jī)是根本造不成的 焦?fàn)柦範(fàn)栕宰?8401840年起，歷經(jīng)年起，歷經(jīng)2020多年，用各種實(shí)多年，用各種實(shí)驗(yàn)求證熱和功的轉(zhuǎn)換關(guān)系，得到的結(jié)果是驗(yàn)求證熱和功的轉(zhuǎn)換關(guān)系，得到的結(jié)果是即： 1 cal = 4.1840 J 這就是著名的熱功當(dāng)量，為能量守恒原這就是著名的熱功當(dāng)量，為能量守恒原理提供了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)證明。理提供了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)證明。 到到18501850年，科學(xué)界公認(rèn)能量守恒定律是年，科學(xué)界公認(rèn)能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律之一。能量守恒與轉(zhuǎn)化定自然界的普遍規(guī)律之一。能量守恒與轉(zhuǎn)化定律可表述為：律可表述為： 自然界的一切物質(zhì)都具有能量，能量有自然界的一切物質(zhì)都具

8、有能量，能量有各種不同形式，能夠從一種形式轉(zhuǎn)化為另一各種不同形式，能夠從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，但在轉(zhuǎn)化過程中，能量的總值不變。種形式，但在轉(zhuǎn)化過程中，能量的總值不變。二、內(nèi)能（二、內(nèi)能（U）、功（）、功（W）、熱（）、熱（Q） 能量劃分：能量劃分： 系統(tǒng)內(nèi)部的能量系統(tǒng)內(nèi)部的能量?jī)?nèi)能（熱力學(xué)能）內(nèi)能（熱力學(xué)能） 系統(tǒng)與環(huán)境之間交換的能量系統(tǒng)與環(huán)境之間交換的能量功和熱功和熱 1、內(nèi)能（、內(nèi)能（U） 系統(tǒng)內(nèi)部所有物質(zhì)的各種能量之總和。系統(tǒng)內(nèi)部所有物質(zhì)的各種能量之總和。它包括分子的平動(dòng)能、轉(zhuǎn)動(dòng)能、振動(dòng)能、分它包括分子的平動(dòng)能、轉(zhuǎn)動(dòng)能、振動(dòng)能、分子之間的位能、電子的運(yùn)動(dòng)能、核能等等。子之間的位能、電

9、子的運(yùn)動(dòng)能、核能等等。 絕對(duì)值不可知絕對(duì)值不可知 證明證明:內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù)內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù) (1)系統(tǒng)的狀態(tài)確定后系統(tǒng)的狀態(tài)確定后,內(nèi)能具有單一確定的值。內(nèi)能具有單一確定的值。由定義可知由定義可知 : p,V,T確定后確定后,微觀物理量是定值微觀物理量是定值 (2)系統(tǒng)可以沿著不同的途徑由始態(tài)變?yōu)榻K態(tài)，系統(tǒng)可以沿著不同的途徑由始態(tài)變?yōu)榻K態(tài)，但內(nèi)能的變化值均相同。但內(nèi)能的變化值均相同。 ABUA UB （UB -UA）=（UB -UA） U=U 若若UU 則則U-U0那么那么:系統(tǒng)經(jīng)過循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過循環(huán) 系統(tǒng)總有多余的能量交給環(huán)境系統(tǒng)總有多余的能量交給環(huán)境,可制造第一類永動(dòng)機(jī)可制造第一類永動(dòng)機(jī) U=

10、U 2功和熱功和熱 系統(tǒng)與環(huán)境之間能量交換的兩種形式系統(tǒng)與環(huán)境之間能量交換的兩種形式 （1）熱：由溫差造成的系統(tǒng)與環(huán)境之間的能熱：由溫差造成的系統(tǒng)與環(huán)境之間的能量交換。用符號(hào)量交換。用符號(hào)Q表示。表示。熱力學(xué)規(guī)定熱力學(xué)規(guī)定 系統(tǒng)從環(huán)境中吸收熱系統(tǒng)從環(huán)境中吸收熱 Q0，Q為正值為正值 系統(tǒng)放熱給環(huán)境系統(tǒng)放熱給環(huán)境 Q0，Q為負(fù)值為負(fù)值 （2）功：除熱外，系統(tǒng)與環(huán)境之間其他的能）功：除熱外，系統(tǒng)與環(huán)境之間其他的能量交換形式統(tǒng)稱為功。用符號(hào)量交換形式統(tǒng)稱為功。用符號(hào)W表示。表示。熱力學(xué)規(guī)定：熱力學(xué)規(guī)定： 環(huán)境對(duì)系統(tǒng)作功環(huán)境對(duì)系統(tǒng)作功 W0， W正為值正為值系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功 W 0，W為負(fù)

11、值為負(fù)值 從定義確定功和熱不是狀態(tài)函數(shù)從定義確定功和熱不是狀態(tài)函數(shù) 是過程的屬性是過程的屬性 微小改變量微小改變量 “W” “Q”。 三、第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式三、第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 UABU=U2 -U1=Q+W第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 U=Q+W 或或dU=Q+W 因?yàn)闊崃W(xué)能是狀態(tài)函數(shù)，數(shù)學(xué)上具有全微分因?yàn)闊崃W(xué)能是狀態(tài)函數(shù)，數(shù)學(xué)上具有全微分性質(zhì)，微小變化可用性質(zhì)，微小變化可用dU表示表示, ,Q 和和W 不是狀態(tài)函數(shù)，不是狀態(tài)函數(shù)，微小變化用微小變化用 表示，以示區(qū)別。表示，以示區(qū)別。U1 U2例題：設(shè)絕熱容器中有一電阻例題：設(shè)絕熱容器中有一電阻絲浸于水中，電阻絲與電源

12、接絲浸于水中，電阻絲與電源接通后對(duì)水加熱。試問下列情況通后對(duì)水加熱。試問下列情況下，下，Q、W、U值大于零、小值大于零、小于零、等于零？于零、等于零？系統(tǒng)系統(tǒng) 電池電池 電阻絲電阻絲 水水 水水+電阻絲電阻絲 電池電池+電絲電絲環(huán)境環(huán)境 水水+電阻絲電阻絲 水水+電池電池 電池電池+電阻絲電阻絲 電池電池 水水 QWU 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 有一絕熱容器，放有絕熱無質(zhì)量無摩擦有一絕熱容器，放有絕熱無質(zhì)量無摩擦的活塞，該活塞將容器分割為體積相等的左的活塞，該活塞將容器分割為體積相等的左右兩室，兩室中均充有右兩室，兩室中均充有n，p，T的理想氣體，的理想氣體，若右

13、室中裝有電熱絲通電加熱氣體，活塞向若右室中裝有電熱絲通電加熱氣體，活塞向左移動(dòng)。若以右室氣體為系統(tǒng)左移動(dòng)。若以右室氣體為系統(tǒng)Q（ ）0，W（ ）0；若以左室氣體為系統(tǒng)若以左室氣體為系統(tǒng)Q（ ）0，W（ ）0；若以整個(gè)容器的氣體為系統(tǒng)；若以整個(gè)容器的氣體為系統(tǒng)Q（ ）0，W（ ）0； = 1mol理想氣體理想氣體A，從始態(tài)，從始態(tài)B出發(fā)經(jīng)途徑出發(fā)經(jīng)途徑到達(dá)終態(tài)到達(dá)終態(tài)C，Q1=-15kJ，W1=10kJ。若該。若該1mol理想氣體，從同一始態(tài)理想氣體，從同一始態(tài)B出發(fā)經(jīng)途徑出發(fā)經(jīng)途徑到達(dá)終到達(dá)終態(tài)態(tài)C，Q2=-10kJ，則，則W2=（ ）kJ，U=（ ）kJ-55BC13 功的幾種形式及體積功的

14、計(jì)算功的幾種形式及體積功的計(jì)算 一、功的形式一、功的形式 分類：分類： 體積功（自己為一類）體積功（自己為一類） 有用功有用功 （除體積功外，其它功統(tǒng)稱為有用功）（除體積功外，其它功統(tǒng)稱為有用功） 機(jī)械功在數(shù)值上等于力機(jī)械功在數(shù)值上等于力力方向上的位移力方向上的位移 W=-fdl 二、體積功二、體積功 設(shè)設(shè)p外外p ,氣體膨脹氣體膨脹 W=-fdl， fAp外 W=-p外外A dl=-p外外dVW=- p外外dV 1恒容過程恒容過程 恒容過程恒容過程：當(dāng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)的體積：當(dāng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)的體積始終保持不變的過程。始終保持不變的過程。 W= -p外外d V W=-p外外d V=0

15、 dV=0 2恒外壓過程恒外壓過程 恒外壓過程恒外壓過程：當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，外壓：當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，外壓始終保持不變的過程。始終保持不變的過程。 W= -p外外d V W=-p外外d V=-p外外（V2-V1）3恒溫過程恒溫過程 環(huán)境的溫度保持不變，系統(tǒng)始態(tài)溫度等于環(huán)境的溫度保持不變，系統(tǒng)始態(tài)溫度等于終態(tài)溫度，等于環(huán)境溫度的過程。終態(tài)溫度，等于環(huán)境溫度的過程。即即T始始=T終終=T環(huán)環(huán)=C 重點(diǎn)討論恒溫過程體積功的計(jì)算重點(diǎn)討論恒溫過程體積功的計(jì)算 a.掌握恒溫過程體積功的計(jì)算方法掌握恒溫過程體積功的計(jì)算方法 b.證明功與過程有關(guān)證明功與過程有關(guān),是過程的屬性是過程的屬性 c.引出可逆過

16、程的重要概念引出可逆過程的重要概念 選擇體系，選擇體系，1mol理想氣體理想氣體始態(tài)始態(tài)A（p1V1T），終態(tài)），終態(tài)B（p2V2T） 設(shè)在定溫下，設(shè)在定溫下，1mol的的理想氣體在活塞筒中克理想氣體在活塞筒中克服外壓服外壓p外外, ,經(jīng)經(jīng)4種不同種不同途徑，體積從途徑，體積從V1膨脹到膨脹到V V2所作的功。所作的功。見見p-V圖圖 1 1()A pVT22()B p V TpV（1）自由膨脹）自由膨脹(向真空膨脹向真空膨脹) p外外=0 W=-p外外d V=0（2）恒外壓）恒外壓 一次膨脹一次膨脹 W=-p外外（V2- V1）= -p2（V2- V1）體系所作的功用陰影面積的絕對(duì)值表示體系

17、所作的功用陰影面積的絕對(duì)值表示 1 12 2()()A pVTB pVT（3）恒外壓二次膨脹）恒外壓二次膨脹 使原來等于使原來等于p1的壓力降到的壓力降到1/2（p1+p2），），并并保持保持p外外=1/2（p1+p2）的條件，氣體由的條件，氣體由V1膨脹到膨脹到V，在使壓力降到，在使壓力降到p2，保持，保持p外外= p2，使氣體從，使氣體從V,膨脹到膨脹到V2。W=- (p1+p2)(V-V1)- p2(V2- V)1/2（p1+p2）p2 W-p2（V2- V1）4可逆膨脹可逆膨脹 膨脹的次數(shù)增加到無限多膨脹的次數(shù)增加到無限多,系統(tǒng)對(duì)外做最大功系統(tǒng)對(duì)外做最大功 2222(4)111vVVV

18、vVVWp dVpdVdpdV 外V1（p-dp）dV=-222111lnVVVVVnRTpdVdVnRTVVAB線下的面積的絕對(duì)值來表示線下的面積的絕對(duì)值來表示 總結(jié)：由總結(jié)：由p-V圖和上面的計(jì)算結(jié)果可知，圖和上面的計(jì)算結(jié)果可知，1、2、3、4個(gè)過程是在相同的始終態(tài)之間，采取不個(gè)過程是在相同的始終態(tài)之間，采取不同途徑進(jìn)行的四個(gè)過程，功的數(shù)值是不同的，同途徑進(jìn)行的四個(gè)過程，功的數(shù)值是不同的，由由14系統(tǒng)對(duì)外做功依次增加，證明功不是系統(tǒng)對(duì)外做功依次增加，證明功不是狀態(tài)函數(shù)，而是過程的屬性和產(chǎn)物。狀態(tài)函數(shù)，而是過程的屬性和產(chǎn)物。三、可逆過程和不可逆過程三、可逆過程和不可逆過程 把把2、3、4、三

19、個(gè)過程以對(duì)應(yīng)方式逆轉(zhuǎn)回去，三個(gè)過程以對(duì)應(yīng)方式逆轉(zhuǎn)回去，看環(huán)境消耗多少功？看環(huán)境消耗多少功？（2）一次壓縮）一次壓縮 221 1()()B p V TA pVTW,= -p1(V1- V2)， V1V2 （3）二次壓縮）二次壓縮 W , = -1/2(p1+p2)(V-V2)-p1(V1- V) 兩次壓縮環(huán)境付出的功比一次壓縮付出的功小兩次壓縮環(huán)境付出的功比一次壓縮付出的功小 （4），可逆壓縮可逆壓縮 把取下的砂粒再一粒粒地放到活塞上去把取下的砂粒再一粒粒地放到活塞上去 1111(3)222vVVVvVVWp dVpdVdpdV 外V2（p+dp）dV=-112221lnVVVVVnRTpdVd

20、VnRTVV 環(huán)境付出的功，環(huán)境付出的功，W，可用可用AB曲線下面的面曲線下面的面積表示。積表示。W，=-W可逆過程可逆過程:系統(tǒng)復(fù)原了，環(huán)境也復(fù)原了，在環(huán)系統(tǒng)復(fù)原了，環(huán)境也復(fù)原了，在環(huán)境中沒有留下任何永久性的變化，沒有功熱境中沒有留下任何永久性的變化，沒有功熱損失。換句話說，系統(tǒng)與環(huán)境都復(fù)原了，就損失。換句話說，系統(tǒng)與環(huán)境都復(fù)原了，就象什么過程也沒發(fā)生一樣。象什么過程也沒發(fā)生一樣。 第四個(gè)過程為可逆過程第四個(gè)過程為可逆過程 可逆過程的特點(diǎn)：可逆過程的特點(diǎn)：a可逆過程中，狀態(tài)變化的動(dòng)力和阻力之間只差一可逆過程中，狀態(tài)變化的動(dòng)力和阻力之間只差一個(gè)無窮小量，整個(gè)過程是無摩擦，無限慢的。整個(gè)個(gè)無窮小

21、量，整個(gè)過程是無摩擦，無限慢的。整個(gè)過程是是由一連串的平衡狀態(tài)構(gòu)成的。過程是是由一連串的平衡狀態(tài)構(gòu)成的。b一個(gè)過程發(fā)生后，再沿原過程反轉(zhuǎn)，體系與環(huán)境一個(gè)過程發(fā)生后，再沿原過程反轉(zhuǎn)，體系與環(huán)境都復(fù)原，象什么過程也沒發(fā)生一樣。都復(fù)原，象什么過程也沒發(fā)生一樣。c等溫可逆過程系統(tǒng)對(duì)外作最大功，而環(huán)境對(duì)系統(tǒng)等溫可逆過程系統(tǒng)對(duì)外作最大功，而環(huán)境對(duì)系統(tǒng)作最小功。作最小功。例：例：1mol理想氣體，在理想氣體，在100做以下三種等溫做以下三種等溫膨脹過程。始態(tài)體積為膨脹過程。始態(tài)體積為0.025m3，終態(tài)體積為，終態(tài)體積為0.1 m3，求以下三種情況下的功值。，求以下三種情況下的功值。（1）向真空膨脹；）向真

22、空膨脹；（2）外壓恒等于終態(tài)壓力之下膨脹；）外壓恒等于終態(tài)壓力之下膨脹；（3）可逆膨脹。）可逆膨脹。解：解：W=-p外外d V=0 （1）向真空膨脹；）向真空膨脹；W= -p2(V2-V1)=-31011.22(0.1-0.025)=-2326J2(3)10.10ln1 8.314 373ln43000.025VWnRTJV 求終態(tài)壓力求終態(tài)壓力p2 21 8.314 37331011.220.10pPa（2）外壓恒等于終態(tài)壓力之下膨脹；）外壓恒等于終態(tài)壓力之下膨脹；（3）可逆膨脹。）可逆膨脹。例：有一桶理想氣體，其物質(zhì)的量為例：有一桶理想氣體，其物質(zhì)的量為10mol，壓力為壓力為101325

23、0Pa，溫度為，溫度為27。求。求(1)在空氣中膨脹了在空氣中膨脹了10-3m3，它做了多少功；，它做了多少功；(2)膨脹到桶內(nèi)壓力是膨脹到桶內(nèi)壓力是101325 Pa,做了多少功；做了多少功；(3)膨脹時(shí)，外壓總是比內(nèi)壓小膨脹時(shí)，外壓總是比內(nèi)壓小dp，恒溫膨脹到，恒溫膨脹到桶內(nèi)壓力是桶內(nèi)壓力是101325 Pa時(shí)，體系對(duì)環(huán)境做了多少時(shí)，體系對(duì)環(huán)境做了多少功？功？解解(1)W=-p外外V=-10132510-3=-101.3J (2)W=-p外外（V2-V1） 21()nRTnRTppp外1(1)2244810nRTJ2112lnln57431VpWnRTnRTJVp（ 3）14熱及其計(jì)算熱及

24、其計(jì)算 -引出焓引出焓一、單純變溫一、單純變溫(簡(jiǎn)單狀態(tài)變化簡(jiǎn)單狀態(tài)變化)過程中熱的計(jì)算過程中熱的計(jì)算 熱容熱容:系統(tǒng)溫度變化系統(tǒng)溫度變化1度時(shí)度時(shí),放出或吸收的熱量。放出或吸收的熱量。熱容的分類熱容的分類 按變溫過程中依據(jù)的條件劃分按變溫過程中依據(jù)的條件劃分 恒壓熱容：恒壓熱容：恒壓過程系統(tǒng)溫度變化恒壓過程系統(tǒng)溫度變化1度時(shí)，度時(shí)，放出或吸收的熱量。用放出或吸收的熱量。用Cp表示。表示。 恒容熱容恒容熱容：恒容過程系統(tǒng)溫度變化：恒容過程系統(tǒng)溫度變化1度時(shí)，度時(shí)，放出或吸收的熱量。用放出或吸收的熱量。用Cv表示。表示。按系統(tǒng)中含的物質(zhì)量分類按系統(tǒng)中含的物質(zhì)量分類 比熱容比熱容:一克物質(zhì)的熱容一

25、克物質(zhì)的熱容 摩爾熱容摩爾熱容:一摩爾物質(zhì)的熱容一摩爾物質(zhì)的熱容 若若Cpm：1mol物質(zhì)的恒壓熱容。物質(zhì)的恒壓熱容。 Cvm：1mol物質(zhì)的恒容熱容。物質(zhì)的恒容熱容。求熱效應(yīng)求熱效應(yīng) (1)溫度區(qū)間變化不溫度區(qū)間變化不 大大 2121()TvTQnCvmdTnCvm TT2121()TpTQnCpmdTnCpm TT(2)溫度區(qū)間變化較大溫度區(qū)間變化較大 Cpm=a+bT+cT2 或或Cpm=a+bT+c，T-2 例：將例：將100kgCaO從從25升溫到升溫到1600，求所需，求所需的熱量的熱量 解：查表解：查表 CaO的熱容與溫度的關(guān)系式的熱容與溫度的關(guān)系式 Cpm=48.82+4.52

26、10-3T-6.53105T-2 CaO的物質(zhì)量的物質(zhì)量 2118733522981785(48.82 4.52 106.53 10)TTQpnCpmdTTTdT=14775kJ100 1000178556nmol二、相變過程中的熱二、相變過程中的熱 可逆相變熱可逆相變熱:查表計(jì)算查表計(jì)算 不可逆相變熱不可逆相變熱:設(shè)計(jì)過程計(jì)算設(shè)計(jì)過程計(jì)算 汽液固特點(diǎn)特點(diǎn):恒溫恒壓恒溫恒壓 分類分類: 三、恒壓熱和恒容熱三、恒壓熱和恒容熱 U=Q1+W1= Q2+W2= Q3+W3 =Q4+W4 W1W2W3W4 Q1Q2Q3Q4 熱過程的屬性熱過程的屬性 1恒容熱恒容熱 變化過程中，系統(tǒng)的體積始終保持不變變

27、化過程中，系統(tǒng)的體積始終保持不變V=0 變化過程中，無其他功存在變化過程中，無其他功存在W，=0根據(jù)熱力學(xué)第一定律根據(jù)熱力學(xué)第一定律 vUQW V=0 體積功為零體積功為零 W，=0 非體積功為零非體積功為零 W=0 U=Qv= nCvm（T2-T1） dU=Qv= nCvmdT 恒容變化過程中，系統(tǒng)放出或吸收的熱量恒容變化過程中，系統(tǒng)放出或吸收的熱量全部用于內(nèi)能的增加或減少。全部用于內(nèi)能的增加或減少。由于內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù)，而恒容熱等于由于內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù)，而恒容熱等于U，即即U=Qv，在此條件下，在此條件下，Qv等于狀態(tài)函數(shù)等于狀態(tài)函數(shù)的改變量，也就變得只與始終態(tài)有關(guān)，與過的改變量，也就變得只與

28、始終態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān)了。程無關(guān)了。 上式說明兩點(diǎn)上式說明兩點(diǎn):2恒壓熱與焓恒壓熱與焓 變化過程為恒壓過程，即變化過程為恒壓過程，即p1=p2=p外外=C 變化過程中，無其他功存在變化過程中，無其他功存在W，=0 根據(jù)熱力學(xué)第一定律根據(jù)熱力學(xué)第一定律 U=Qp+W= Qp-pV Qp=U+pV=（U2-U1）+p（V2-V1） =（U2-U1）+（p2V2-p1V1）= （U2+ p2V2）-（U1+ p1V1）令令H= U+ pV 21PQHHH H=Qp= nCpm（T2-T1） dH=Qp= nCpmdT 恒壓變化過程中，系統(tǒng)放出或吸收的熱恒壓變化過程中，系統(tǒng)放出或吸收的熱量全部用于焓的

29、增加或減少。量全部用于焓的增加或減少。由于焓是狀態(tài)函數(shù)，即由于焓是狀態(tài)函數(shù)，即H=Qp，在此，在此條件下，條件下，Qp等于狀態(tài)函數(shù)的改變量，也就等于狀態(tài)函數(shù)的改變量，也就變得只與始終態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān)了。變得只與始終態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān)了。上式說明兩點(diǎn)：上式說明兩點(diǎn)：舉例說明，用焓的改變量計(jì)算熱量的方法舉例說明，用焓的改變量計(jì)算熱量的方法 例例:試計(jì)算試計(jì)算383K，101325Pa，1mol水變成水蒸水變成水蒸汽時(shí)，所吸收的熱量。汽時(shí)，所吸收的熱量。 pHQ.恒壓變溫恒壓變溫 211()21()ppm H O lHQnCTT.可逆相變可逆相變 查表查表:22pHQ.恒壓變溫恒壓變溫 233()

30、12()ppm H O gHQnCTT123pQHHHH 123ppPPQHQQQ 例例:373K,101325Pa水的蒸發(fā)熱為水的蒸發(fā)熱為4.07104Jmol-1,1mol水的體積水的體積18.8cm3，1 mol水蒸汽的體積為水蒸汽的體積為30200 cm3，試計(jì)算在該，試計(jì)算在該條件下條件下1 mol水蒸發(fā)為蒸汽的水蒸發(fā)為蒸汽的H和和U。解：解：相變?yōu)楹銐哼^程相變?yōu)楹銐哼^程 H=Qp=14.07104=4.07104J 又又H=U+pV=4.07104-101325（30200-18.8）10-6=3.76104J U=H-pV 已知水在已知水在100時(shí)的時(shí)的 ，若有若有1mol，p=

31、101.325kPa, 100的水蒸汽在恒的水蒸汽在恒溫恒壓下凝結(jié)為水溫恒壓下凝結(jié)為水,則此過程的則此過程的W=( ),U=( ).140.63vmHkJ mol 若將若將1mol，p=101.325kPa, 100的水放到的水放到100的真空容器中變成同溫同壓下水汽的真空容器中變成同溫同壓下水汽,則則W=( ),U=( ).()3.102lgWp Vp VVnRTkJ ()40.633.10237.53lgUHp VVkJ 3.102kJ -37.53kJ 0 37.53kJ 12UU汽水15熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用一一. 理想氣體的內(nèi)能和焓只是溫度的函數(shù)

32、理想氣體的內(nèi)能和焓只是溫度的函數(shù)焦耳實(shí)驗(yàn)焦耳實(shí)驗(yàn)理想氣體測(cè)量結(jié)果：測(cè)量結(jié)果： dT = 0 根據(jù)熱力學(xué)第一定律根據(jù)熱力學(xué)第一定律 U = Q + W = 0 0)/()/()/( dTTUdVVUdTTUdUVTV=0 dT = 0又又 dV 0， 0)/()/()/( dTTUdVVUdTTUdUVTV =0 理想氣體的內(nèi)能只是溫度的函數(shù)理想氣體的內(nèi)能只是溫度的函數(shù) 同理可得同理可得：（：（ U/ p）T = 0或或dU=Q+W=0 (/)0VUTdT 由焓的定義式由焓的定義式H = U + pV 可知可知 H =U +（pV） H =0 理想氣體的焓只是溫度的函數(shù)理想氣體的焓只是溫度的函數(shù)

33、 對(duì)于理想氣體恒溫過程對(duì)于理想氣體恒溫過程 U = 0 而而 p1V 1 = p2V2，即即（pV）= 0 上述結(jié)論在上述結(jié)論在PVT 變化中的應(yīng)用變化中的應(yīng)用 非等容過程非等容過程 dU = nCV，mdT U=nCV，m（T2-T1 ）非等壓過程非等壓過程 dH=nCP，mdT H=nCP，m（T2-T1 ）A（p1V1T 1 ） B（p2V2T 2 ） 計(jì)算計(jì)算 U 和和 H。 U=（UC - U A ）+（U B -UC） = 0 + （U B -UC） =QvA C B恒溫恒溫 恒容恒容即即 U=nCV，m（T2-T1 ）設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程1:vdUC dT或或pVDC1 1 1()A

34、 pVT222()B p V T再設(shè)計(jì)過程再設(shè)計(jì)過程2 2： H=（HD - H A ）+（H B -HD） = 0 + （H B -HD） =QpA D B恒溫恒溫 恒壓恒壓即即 H=nCP，m（T2-T1 ）或或pdHC dTpVDC1 1 1()A pVT222()B p V T二、理想氣體二、理想氣體CPCV的關(guān)系的關(guān)系 pdHC dT()ppHCTvdUC dT()vvUCT()()pvpvHUCCTT H=U+pV ()()pvPVUpVUCCTT ()()()PVPVUpTUTTU=f(V、T) ()()VTUUdUdTdVTVp一定兩邊除以一定兩邊除以dT 式代入式式代入式 (

35、)()()PVPPVUVUCCpTTT()()(VTPPUUVTUTVTPUT() ()()pVTPPUVVCCpVTT() ()()PTpVUVppTVT()0TUV又又pV=nRT ()pVnRTp 代入上式代入上式 Cp-Cv=nR Cpm-Cvm=R 單原子理想氣體單原子理想氣體 32vmCR雙原子理想氣體雙原子理想氣體 52vmCR三、理想氣體絕熱過程三、理想氣體絕熱過程 絕熱過程絕熱過程：當(dāng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，系統(tǒng)與環(huán)境：當(dāng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，系統(tǒng)與環(huán)境之間沒有熱量交換的過程。之間沒有熱量交換的過程。在絕熱過程中，在絕熱過程中，Q=0。 p,V,T 三者都是變量三者都是變量 1絕熱可逆過程

36、絕熱可逆過程 在絕熱可逆過程中，在絕熱可逆過程中，Q=0 根據(jù)熱力學(xué)第一定律根據(jù)熱力學(xué)第一定律U=Q+W=W U=nCvm（T2-T1） W=nCvm（T2-T1） 絕熱可逆過程中，絕熱可逆過程中，p、V、T三者之間的關(guān)系三者之間的關(guān)系 pmvmCCpV=常數(shù)1 122pVp V1TV常數(shù)111 122TVTV111122pTpT1pT常數(shù)2絕熱不可逆過程絕熱不可逆過程 U=-p外外（V2-V1） 即即nCVm（T2-T1）=-p外外（V2-V1） 例：設(shè)在例：設(shè)在273K，1013250Pa下，取下，取10dm3理想理想氣體，經(jīng)不同過程膨脹，最后壓力是氣體，經(jīng)不同過程膨脹，最后壓力是1013

37、25Pa。等溫可逆；絕熱可逆；在。等溫可逆；絕熱可逆；在101325 Pa下作絕熱不可逆膨脹。計(jì)算最后的下作絕熱不可逆膨脹。計(jì)算最后的體積和所做的功。體積和所做的功。32vmCR解：先求氣體的物質(zhì)量解：先求氣體的物質(zhì)量 31013250 10 104.4618.314 273pVnmolRT等溫可逆膨脹等溫可逆膨脹 恒溫恒溫 2131 1221013250 1010101325pVVmp12112110ln4.461 8.314 273ln2331410VWQnRTJV 恒溫恒溫 絕熱可逆過程絕熱可逆過程 5/23/2PmVmCRCR 1 122pVp V1/31212()0.0396pVVm

38、p222101325 0.0396108.74.461 8.314p VTKnR2213()0.4618.314 (108.7273)2VmWUnCTT =-9149J絕熱不可逆膨脹絕熱不可逆膨脹 將壓力降至將壓力降至101325Pa，氣體反抗此壓力作絕熱膨脹，氣體反抗此壓力作絕熱膨脹 321()VmWUnCTT 212()VmnCTTppp 2121nRTnRT（-）32R2（T -273）=2RT273R-1（-）110 求出求出T2=174.8K 332224.461 8.314 174.863.98 10101325nRTVmP334.4618.3142W （174.8-273）=-5

39、474J 由此可見由此可見-W1-W2-W3， 例：例：1mol單原子理想氣體，從單原子理想氣體，從2dm3，1013250Pa等溫可逆膨脹到等溫可逆膨脹到506625Pa，計(jì)算該，計(jì)算該過程的過程的Q,W,U, H.解：該過程的溫度解：該過程的溫度 31 111013250 2 102441 8.314pVTKnR 等溫過程等溫過程 00UH，11121013250ln1 8.314 244ln1046505525pWQnRTJp 例：例：1molHe由由0，2p，變到，變到p，50的的過程，先等壓變溫，再等溫可逆膨脹，求這過程，先等壓變溫，再等溫可逆膨脹，求這個(gè)過程的個(gè)過程的Q,W, U,

40、 H解：這個(gè)過程是個(gè)解：這個(gè)過程是個(gè)p、V、T都變化的過程都變化的過程 12ln2pW W WpR TRTpp 2112RTRT（-）-RTlnp=-8.31450-8.314323ln2=-2277J 125ln22PmpQQQnCR TRTp 1212（T -T）+RTln=5/28.314508.314323ln2=2901J 29012277624UQWJ58.314 5010392PmHnCJ21（T -T）16 熱化學(xué)熱化學(xué) 解決的問題解決的問題:計(jì)算化學(xué)變化過程中的熱量計(jì)算化學(xué)變化過程中的熱量 一、化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)一、化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng) 1熱效應(yīng)的定義熱效應(yīng)的定義 在沒有其它功，而

41、且反應(yīng)物與生成物在沒有其它功，而且反應(yīng)物與生成物的溫度相同，化學(xué)反應(yīng)吸收或放出的熱量的溫度相同，化學(xué)反應(yīng)吸收或放出的熱量叫反應(yīng)的熱效應(yīng)或反應(yīng)熱。叫反應(yīng)的熱效應(yīng)或反應(yīng)熱。等壓熱效應(yīng)和等容熱效應(yīng)等壓熱效應(yīng)和等容熱效應(yīng) 反應(yīng)熱分類：反應(yīng)熱分類：恒容反應(yīng)熱：在恒容條件下反應(yīng)的熱效應(yīng)恒容反應(yīng)熱：在恒容條件下反應(yīng)的熱效應(yīng) vQU 恒壓反應(yīng)熱：在恒壓條件下反應(yīng)的熱效應(yīng)恒壓反應(yīng)熱：在恒壓條件下反應(yīng)的熱效應(yīng) pQH 2恒壓熱效應(yīng)與恒容熱效應(yīng)的關(guān)系恒壓熱效應(yīng)與恒容熱效應(yīng)的關(guān)系 根據(jù)熱力學(xué)第一定律根據(jù)熱力學(xué)第一定律 、 1pHQ 、 2vUQ反應(yīng)物反應(yīng)物,p1 V1 T n1產(chǎn)物產(chǎn)物,p1 V2 T n2產(chǎn)物產(chǎn)物,

42、p2 V1 T n2始態(tài)始態(tài)終態(tài)終態(tài)恒容恒容 恒壓恒壓 終態(tài)終態(tài)1rU1rH2rU3U內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù)內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù) 123UUU 30U12UU 112121()()pvQQpVp Vp VVn RTn RT pvQQnRT HUnRT n :氣態(tài)產(chǎn)物總摩爾數(shù)與氣態(tài)反應(yīng)物總摩爾數(shù)之差氣態(tài)產(chǎn)物總摩爾數(shù)與氣態(tài)反應(yīng)物總摩爾數(shù)之差 121121()pvQQHUUpVU 例：已知下列反應(yīng)在例：已知下列反應(yīng)在900時(shí)，恒壓熱為時(shí)，恒壓熱為178.07kJ，CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g），），求同一溫度下該反應(yīng)的恒容熱效應(yīng)。求同一溫度下該反應(yīng)的恒容熱效應(yīng)。解：解： pvQQnRT n=1 vp

43、QQnRT=178070-8.3141173=168.32 kJ二、反應(yīng)進(jìn)度二、反應(yīng)進(jìn)度 設(shè)：反應(yīng)設(shè)：反應(yīng) aA + bB = cC + dD 0,0tA,0nB,0nC,0nD,0n , ttAnBnCnDn反應(yīng)進(jìn)度反應(yīng)進(jìn)度 0BBnnbBdndb 和和 分別代表任一組分分別代表任一組分B B 在起始和在起始和 t t 時(shí)刻的時(shí)刻的物質(zhì)的量。物質(zhì)的量。b b 是任一組分是任一組分B B的化學(xué)計(jì)量數(shù)，對(duì)反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)，對(duì)反應(yīng)物取負(fù)值，對(duì)生成物取正值。取負(fù)值，對(duì)生成物取正值。B,0nBn可用任意一物質(zhì)來表示反應(yīng)進(jìn)行的程度可用任意一物質(zhì)來表示反應(yīng)進(jìn)行的程度 CABDnnnnabcd即即 CAB

44、Ddndndndndabcd當(dāng)反應(yīng)按反應(yīng)式的系數(shù)比例進(jìn)行一個(gè)單位的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)按反應(yīng)式的系數(shù)比例進(jìn)行一個(gè)單位的化學(xué)反應(yīng)，nb 1mol反應(yīng)的摩爾焓變反應(yīng)的摩爾焓變 :rrmHH三、熱化學(xué)方程式三、熱化學(xué)方程式 表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式稱為熱化學(xué)方程式稱為熱化學(xué)方程式。因?yàn)?。因?yàn)閁,H 的數(shù)值與體的數(shù)值與體系的狀態(tài)有關(guān)，所以方程式中應(yīng)該注明物系的狀態(tài)有關(guān)，所以方程式中應(yīng)該注明物態(tài)、溫度、壓力、組成等。對(duì)于固態(tài)還應(yīng)態(tài)、溫度、壓力、組成等。對(duì)于固態(tài)還應(yīng)注明結(jié)晶狀態(tài)。注明結(jié)晶狀態(tài)。熱化學(xué)方程式的寫法熱化學(xué)方程式的寫法 1.寫出化學(xué)反應(yīng)式寫出化學(xué)反應(yīng)式2.標(biāo)明

45、方程式中各物質(zhì)的聚集狀態(tài)標(biāo)明方程式中各物質(zhì)的聚集狀態(tài) 3.在反應(yīng)式后加寫在反應(yīng)式后加寫 U, H (因?yàn)橐驗(yàn)閁,H為狀態(tài)函數(shù)為狀態(tài)函數(shù),與物質(zhì)存在的狀態(tài)與物質(zhì)存在的狀態(tài)S,l,g有關(guān)有關(guān))(因?yàn)橐驗(yàn)閁,H為狀態(tài)函數(shù)，所以要規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為狀態(tài)函數(shù)，所以要規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)) 氣體的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氣體的標(biāo)準(zhǔn)態(tài): :壓力為壓力為 的理想氣體的理想氣體, ,是假想態(tài)。是假想態(tài)。p$固體、液體的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：壓力為固體、液體的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：壓力為 的純固體或純液體。的純固體或純液體。p$標(biāo)準(zhǔn)態(tài)不規(guī)定溫度，每個(gè)溫度都有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。標(biāo)準(zhǔn)態(tài)不規(guī)定溫度，每個(gè)溫度都有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。一般一般298.15 K298.15 K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)數(shù)據(jù)有表可

46、查。時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)數(shù)據(jù)有表可查。標(biāo)準(zhǔn)壓力標(biāo)準(zhǔn)壓力:100pkPa參與反應(yīng)的物質(zhì)都處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)參與反應(yīng)的物質(zhì)都處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) rmH反應(yīng)的焓變用反應(yīng)的焓變用 表示表示 焓的變化反應(yīng)物和生成物都處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)反應(yīng)進(jìn)度為1 mol反應(yīng)（reaction）rm(298.15 K)H$反應(yīng)溫度22( )( )( )C sO gCO g393.5mrHkJ mol 17化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算 一、蓋斯定律一、蓋斯定律 蓋斯定律：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)不論是一步完成還蓋斯定律：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)不論是一步完成還是分多步完成，其熱效應(yīng)之值總是相等是分多步完成，其熱效應(yīng)之值總是相等 .123456QQQQQQvQrU

47、恒容熱恒容熱 恒壓熱恒壓熱 pQrH 俄國(guó)化學(xué)家俄國(guó)化學(xué)家ABCDE1Q2Q3Q4Q5Q6Q蓋斯定律的意義：利用實(shí)驗(yàn)上易測(cè)得的反應(yīng)蓋斯定律的意義：利用實(shí)驗(yàn)上易測(cè)得的反應(yīng)熱效應(yīng)，求一些實(shí)驗(yàn)上不易測(cè)得的反應(yīng)熱效熱效應(yīng)，求一些實(shí)驗(yàn)上不易測(cè)得的反應(yīng)熱效應(yīng)。應(yīng)。 例如例如:求求C2（s）+O （g）=CO（g） 的熱效應(yīng)的熱效應(yīng) 298298298393.5282.8?rmrmrmHkJ molCOHkJ molCH 22，22，2，C（s）+O （g）=CO （g） 1（g）+O （g）=CO （g） 21（s）+O （g）=CO（g） 2解：解：利用蓋斯定律利用蓋斯定律 (1)(2)(3)rmmmH

48、rHrH (2)(1)(3)rmmmHrHrH 1395.5( 282.8)110.7kJ mol C(s) + O2(g)CO2(g)CO(g) +1/2O2(g)1231PQ2PQ3PQ二、生成焓二、生成焓 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓：由穩(wěn)定單質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓：由穩(wěn)定單質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（100kPa，T）下，生成）下，生成1mol化合物的反應(yīng)熱化合物的反應(yīng)熱叫該化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。叫該化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。 記作記作: 2211( )( )( )22HgClgHCl g191.6rmHkJ mol ,mfm HClrHH fmH定義生成焓的意義：定義生成焓的意

49、義： aAbBcCdD()()mCDABrHcHdHaHbH絕對(duì)值無法知道絕對(duì)值無法知道 相對(duì)值相對(duì)值A(chǔ)BmrHA:穩(wěn)定單質(zhì)令其穩(wěn)定單質(zhì)令其 0AH ,Bmfm BHrHH 生成焓僅是個(gè)相對(duì)值生成焓僅是個(gè)相對(duì)值, ,相對(duì)于穩(wěn)定單質(zhì)的焓值等于零相對(duì)于穩(wěn)定單質(zhì)的焓值等于零()()mBfmBfmrHPHRH反應(yīng)物產(chǎn)物計(jì)算計(jì)算CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）反應(yīng)的反應(yīng)的mrH14()74.85fmHCHkJ mol 12()393.5fmHCOkJ mol 12()285.84fmHH OkJ mol ( 393.51)2 ( 285.84)( 74.85)0rmH 解：查表解

50、：查表 1890.34rmHkJmol 三、燃燒焓三、燃燒焓 燃燒焓：一摩爾有機(jī)化合物在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下完全燃燒焓：一摩爾有機(jī)化合物在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下完全燃燒所放出的熱量。燃燒所放出的熱量。 記作記作 :mcH。下標(biāo)下標(biāo)“c”c”表示表示combustioncombustion。上標(biāo)上標(biāo)“ ”表示各物均處于標(biāo)準(zhǔn)壓力下。表示各物均處于標(biāo)準(zhǔn)壓力下。下標(biāo)下標(biāo)“m”m”表示反應(yīng)進(jìn)度為表示反應(yīng)進(jìn)度為1 mol1 mol時(shí)。時(shí)。指定產(chǎn)物通常規(guī)定為：指定產(chǎn)物通常規(guī)定為：g)(COC2O(l)HH2g)(SOS2g)(NN2HCl(aq)Cl金屬金屬 游離態(tài)游離態(tài)顯然，規(guī)定的指定產(chǎn)物不同，焓變值也不同，顯然，規(guī)定的指定產(chǎn)

51、物不同，焓變值也不同，查表時(shí)應(yīng)注意。查表時(shí)應(yīng)注意。298.15 K時(shí)的燃燒焓值有表時(shí)的燃燒焓值有表可查?？刹?。()()mBmBCmrHRcHPH反應(yīng)物產(chǎn)物利用燃燒焓求利用燃燒焓求298K和和100kPa時(shí)，下列時(shí)酯化時(shí)，下列時(shí)酯化反應(yīng)的反應(yīng)熱反應(yīng)的反應(yīng)熱 123422mmmmmcHcHrHcHcH =-246+2(-726.64)-1678+20=-21.0kJmol-11234(2)(2)mmmmmrHcHcHcHcH 四、標(biāo)準(zhǔn)離子生成焓四、標(biāo)準(zhǔn)離子生成焓 很多反應(yīng)在溶液中進(jìn)行很多反應(yīng)在溶液中進(jìn)行, ,溶液是電中性的，溶液是電中性的，正、負(fù)離子總是同時(shí)存在，不可能得到單一正、負(fù)離子總是同時(shí)存

52、在，不可能得到單一離子的生成焓。離子的生成焓。 所以，規(guī)定了一個(gè)目前被公認(rèn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)：所以，規(guī)定了一個(gè)目前被公認(rèn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)壓力下，在無限稀薄的水溶液中，標(biāo)準(zhǔn)壓力下，在無限稀薄的水溶液中， 的的摩爾生成焓等于零。摩爾生成焓等于零。HfmH ( aq)0H$1fm(HCl,g)92.30 kJ molH $查表得查表得fm(H , aq)0H$規(guī)定：規(guī)定：1175.14 kJ mol( 92.30 kJ mol ) 所以：所以：例如：例如：175.14 kJ mol solmfmfmfm(298 K)(H , aq)(Cl , aq)(HCl,g)HHHH$2H OHCl(g,)H ( aq

53、)Cl ( aq)p $fm(Cl , aq)H$1167.44 kJ mol 例：溶液中含例：溶液中含1molCa2+離子，其濃度很稀，在離子，其濃度很稀，在壓力壓力p,溫度為溫度為298.15K時(shí)，通入時(shí)，通入CO2（g）后，）后，有有CaCO3（s）沉淀生成，求沉淀過程的熱效）沉淀生成，求沉淀過程的熱效應(yīng)。應(yīng)。2( )223( )( )( ) 2( )CaCO gH O lCaCO sH解解:()()mBfmBfmrHPHRH反應(yīng)物產(chǎn)物=(-1206.87+0)-(-542.96-393.5-285.84)=15.44kJmol-1五、鍵焓五、鍵焓 根據(jù)反應(yīng)過程中能量變化來估算反應(yīng)的熱效

54、應(yīng)根據(jù)反應(yīng)過程中能量變化來估算反應(yīng)的熱效應(yīng) 解離能：氣態(tài)化合物中，某一具體鍵分解成氣態(tài)原解離能：氣態(tài)化合物中，某一具體鍵分解成氣態(tài)原子所需能量。例如子所需能量。例如:2( )( )( )H O gH gOH g1502.1mrHkJ mol第一解離能第一解離能 ( )( )( )OH gH gO g1423.4mrHkJ mol第二解離能第二解離能 鍵能（鍵焓）：是鍵解離能的平均值鍵能（鍵焓）：是鍵解離能的平均值 如如OH鍵的鍵能鍵的鍵能 1502.1423.4()462.82mrHOHkJ mol對(duì)于雙原子分子來說，鍵焓與解離能相等對(duì)于雙原子分子來說，鍵焓與解離能相等 例例:乙烷分解為乙烯和氫，試由鍵焓估算反應(yīng)熱。乙烷分解為乙烯和氫，試由鍵焓估算反應(yīng)熱