大学基础化学_物理化学课件_北京工业大学_127页.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Chap.1 First law of thermodynamics,*,大学基础化学,大学基础化学,-(,物理化学,),College Essential Chemistry,(Physical Chemistry),任课教师,王 道 教授 博士生导师,辅导教师,石凤娟,姜玲燕,联系方式：,wangd,13661184993;13811862795,4/29/2026,2,Chap.1 First law of thermodynamics,Chap.1,绪论和热力学第一定律,Introduction&,First law of thermodynamics,（一）,定义,(definition),：,从物质的物理现象和化学现象的联系入手来,探求化学变化基本规律,的一门学科，是整个化学学科和化学工艺学的理论指导,。,4/29/2026,4,Chap.1 First law of thermodynamics,(,二,),理论基础,热力学,(thermodynamics),化学热力学（唯象热力学）,将宏观物体作为整体看待，直接以宏观实验与观察为基础，从物体表现出的整体宏观现象总结抽象出共同的规律，作为自然法则，然后进行逻辑推演，进而解释和解决各种有关问题。不涉及组成宏观物体的分子行为。,4/29/2026,5,Chap.1 First law of thermodynamics,统计力学 统计热力学,(statistical thermodynamics),依据组成宏观物体的大量粒子的知识，应用概率统计的方法解释与推算宏观物体的宏观性质与规律,。,4/29/2026,6,Chap.1 First law of thermodynamics,量子力学,(quantum mechanics),量子化学,(quantum chemistry),以微观粒子（分子，原子，电子等）为对象，以能量量子化和波粒二重性为基础研究各种光谱和分子结构。,4/29/2026,7,Chap.1 First law of thermodynamics,（三）研究的内容和方法,(content&method),三项内容,二种方法,三个层次,4/29/2026,8,Chap.1 First law of thermodynamics,化学反应的方向，限度和能量转换；,-,平衡规律,(,篇,),化学反应的速率和机理；,-,速率规律,(,篇,),物质的性质与微观结构的关系。,-,构性关系,(,篇,),三项内容,4/29/2026,9,Chap.1 First law of thermodynamics,二种方法,归纳法,(induction),演绎法,(deduction),-,数学两大推理方法。,演绎法在物理化学中具有重要的作用，许多具有普遍意义的结论都是通过演绎法而得到的。,4/29/2026,10,Chap.1 First law of thermodynamics,宏观,;,微观,宏观,;,微观,三个层次,(gradation),4/29/2026,11,Chap.1 First law of thermodynamics,参考书,：,1.,朱文涛，物理化学，清华大学出版社，,1998,年。,2.,胡英,，,物理化学,-,第,4,版，高教出版社，,1999,年。,3.Atkins W.,Physical Chemistry 6,th,ed.London,Oxford University Press,1998.4.Mark L.,Introduction to Physical Chemistry,3,th,ed.,London,Cambridge University Press,1999.,4/29/2026,12,Chap.1 First law of thermodynamics,意义,：,1,基础知识，基础理论；,2,素质教育：对学生的创造性思维和创新能力的培养，具有十分重要的作用。（,自,1901-1998,年的,110,位诺贝尔化学奖获得者中，约,70,位是物理化学家或从事物理化学研究的科学家,。,美国，化学化工公司,2/3,的,CEO,）,3,进修的基础：硕士，博士，出国深造；,4,迎接新的挑战。,4/29/2026,13,Chap.1 First law of thermodynamics,4/29/2026,14,Chap.1 First law of thermodynamics,国际空间站第一位华裔站长焦立中,4/29/2026,15,Chap.1 First law of thermodynamics,4/29/2026,16,Chap.1 First law of thermodynamics,4/29/2026,17,Chap.1 First law of thermodynamics,图中箭头所指为长城。,4/29/2026,18,Chap.1 First law of thermodynamics,图中白线为长城。,4/29/2026,19,Chap.1 First law of thermodynamics,Great wall is great!,4/29/2026,20,Chap.1 First law of thermodynamics,The Nobel Prize in Physics 2004,for the discovery of asymptotic freedom in the theory of the strong interaction,4/29/2026,21,Chap.1 First law of thermodynamics,美国科学家成为,2004,年诺贝尔物理学奖的大赢家。瑞典皇家科学院,5,日宣布，把今年的诺贝尔物理学奖授予美国科学家戴维,格罗斯、戴维,波利策和弗兰克,维尔切克，以表彰他们发现了粒子物理强相互作用理论中的渐近自由现象。,1.,原子核内的质子和中子，是由夸克构成的，夸克是宇宙中最微小的粒子。,2.,夸克之间存在一种“强相互作用”，能把夸克束缚在一起，再把质子和中子束缚在一起。因此，“强相互作用”是在原子核内起维系作用的力量。,4/29/2026,22,Chap.1 First law of thermodynamics,夸克之间的距离越近，相互作用反倒越弱。当夸克距离近到一定程度时，它们之间的作用微小至极，微小到它们就像自由粒子一样。这种现象，就是“渐近自由现象”。反之道理亦然：夸克离得越远，相互作用就越强。这个“渐近自由现象”，就像拉一根橡皮筋，拉得越长，力量越大，越短，力量越小。格罗斯等,3,人，发现的就是这种“渐近自由现象”。,4/29/2026,23,Chap.1 First law of thermodynamics,5,日，在瑞典皇家科学院宣布物理学奖得主的新闻发布会上，一个红衣女郎和一个黑衣男子突然拉着一条彩带上场，演示了“距离”和“色力”（强作用力的别名）的相互关系，这似乎与现实生活中男女之间“距离远产生美”、“久处生厌”的道理有异曲同工之妙。,4/29/2026,24,Chap.1 First law of thermodynamics,The Nobel Prize in Chemistry 2004,以色列科学家阿龙,切哈诺沃、阿夫拉姆,赫什科和美国科学家欧文,罗斯。,4/29/2026,25,Chap.1 First law of thermodynamics,人类细胞包含有数十万种不同的蛋白质，不同的蛋白质具有不同的生理机能：有作为化学反应催化剂的蛋白质酶，有作为信号物质的人体荷尔蒙，还有在人类免疫系统中发挥重要作用，以及决定细胞样式与结构的一些特殊蛋白质。,找到了人体细胞控制和调节某种人体蛋白质数量多少的方法。他们发现，人体细胞通过给无用蛋白质“贴标签”的方法，帮助人体将那些被贴上标记的蛋白质进行“废物处理”，使它们自行破裂、自动消亡。,“泛素调节的蛋白质降解”。,4/29/2026,26,Chap.1 First law of thermodynamics,1.,热力学基本概念,（,Basic Conception of Thermodynamics,）,1.,系统,（,system,）,和,环境,（,surroundings,）,4/29/2026,27,Chap.1 First law of thermodynamics,系统,(System),：,根据需要人为地把一部分物体（一定数量和一定种类）从周围的物体中划分出来（可以是实际的，也可以是想象的）作为研究的对象，这被划分出来的一部分物体称为系统。,4/29/2026,28,Chap.1 First law of thermodynamics,环境,(Surroundings),与系统密切相关且影响所可及的部分。,与系统之间不一定有明显的物理界面。,4/29/2026,29,Chap.1 First law of thermodynamics,1-1,Fig.1-1 The sample is the system of interest:the rest of the world is its surroundings.The surroundings are where observations are made on the system.They can often be modeled(as here)by a large water bath.,4/29/2026,30,Chap.1 First law of thermodynamics,系统的分类,(classification),按系统与环境的联系,(,物质与能量）,按系统中存在的相数,按系统中的物种数,系统是人为划分的，如何选择合适的系统，是以解决问题方便为原则。,4/29/2026,31,Chap.1 First law of thermodynamics,1-2,Fig.1-2 A system is,open,if it can exchange matter and energy with its surroundings,closed,if it can exchange energy but not matter,and,isolated,if it can exchange neither energy nor matter.,4/29/2026,32,Chap.1 First law of thermodynamics,Fig.1-3,4/29/2026,33,Chap.1 First law of thermodynamics,按系统与环境的联系,（物质与能量）,孤立,(isolated),系统；,封闭,(closed),系统；,敞开,(open),系统；,4/29/2026,34,Chap.1 First law of thermodynamics,按系统中存在的相数：,单相,(single phase),系统；,多相,(multiphase),系统,（二相，三相等）；,4/29/2026,35,Chap.1 First law of thermodynamics,按系统中的物种数,(species),：,单组分系统；,多组分系统,（二组分，三组分等）；,4/29/2026,36,Chap.1 First law of thermodynamics,2.,系统的性质,(property),系统的一切物理和化学性质，如温度，压力，体积，质量，热力学能（内能）等，常简称为性质。,有些性质可以直接测量，有些不可直接测量。,4/29/2026,37,Chap.1 First law of thermodynamics,Atmosphere,n,P,V,T,y(O,2,),y(N,2,),L,p,L,V,L,T,L,M,p,M,V,M,T,M,Fig.1-4 two kinds of property,4/29/2026,38,Chap.1 First law of thermodynamics,性质的分类,按与系统中物质的量的关系可分为：,强度量,(intensive),广度量,(extensive),4/29/2026,39,Chap.1 First law of thermodynamics,强度性质,(intensive),与系统中物质的量无关，是物质的量的零次齐函数。,P=kn,0,不具有加和性。,4/29/2026,40,Chap.1 First law of thermodynamics,广延性质,(extensive),与系统中物质的量有关，是物质的量的一次齐函数。,V=kn,1,具有加和性，即,V=V,i,两广延性质的比值即为强度性质。,摩尔性质,:,V,m,=V/n,摩尔体积,m,3,mol,-1,4/29/2026,41,Chap.1 First law of thermodynamics,3.,状态及状态函数,(State and State Function),（,1,）状态及状态函数,系统可以呈现各种状态，热力学用系统的所有性质来描述系统所处的状态，有一种性质不同，系统的状态就不同，系统的状态是系统所有性质的综合表现。,4/29/2026,42,Chap.1 First law of thermodynamics,系统的所有性质确定,系统有确定的状态,将状态当成自变量，一种性质就是状态的单值函数，,即,P=f(s),。,系统的性质是系统状态的函数，所以热力学性质又称状态函数。,4/29/2026,43,Chap.1 First law of thermodynamics,（,2,）独立变量,(Independent Variable),系统的性质或状态函数之间，存在着各种联系；只要确定几个性质就可以确定系统的状态，其他的性质也就,随之而确定,。,4/29/2026,44,Chap.1 First law of thermodynamics,一般而言,单组分系统,:,确定物质的量后，再确定两个独立变化的性质；,多组分系统,:,确定物质的量和组成后，再确定两个独立变化的性质；,确定系统的状态，其他的性质。,独立变量,：被选来确定系统状态的独立变化的性质。,4/29/2026,45,Chap.1 First law of thermodynamics,(3),状态方程，状态图,(State Equation,State Diagram),1-5,4/29/2026,46,Chap.1 First law of thermodynamics,理想气体,状态方程：,pV,=,nRT,当,n,一定时，,p,V,确定，系统的状态确定。,4/29/2026,47,Chap.1 First law of thermodynamics,（,4,）状态函数的特点,状态确定，状态函数有确定的值；,状态发生变化时，其状态函数变化量只由始态和终态确定，而与途径无关。即如果,Z,为状态函数，则,dZ,必为全微分。,4/29/2026,48,Chap.1 First law of thermodynamics,（,5,）,热力学状态函数法,4/29/2026,49,Chap.1 First law of thermodynamics,系统在该状态下，与环境影响完全隔绝时，系统的性质不随时间而变化。,系统只有处于平衡态时，状态函数才有唯一确定值。,(6),平衡态,(Equilibrium State),（,热力学平衡态）,4/29/2026,50,Chap.1 First law of thermodynamics,系统处于平衡态需满足三个条件：,热平衡：,各部分温度相等；,力平衡,：,各部分压力相等；,化学平衡和相平衡,：,浓度均匀，组成不随时间变化。,动态平衡,4/29/2026,51,Chap.1 First law of thermodynamics,4.,过程与途径,(process,and,path),过程,(process),：,系统的状态所发生似的一切变化。,途径,(path),：,变化的具体步骤,。,4/29/2026,52,Chap.1 First law of thermodynamics,恒温过程：,dT,=0,，,T,1,=T,2,=T,e,恒压过程：,dP,=0,，,P,1,=P,2,=,P,e,恒容过程：,dV,=0,绝热过程：,Q=0,循环过程：,dZ,=0,4/29/2026,53,Chap.1 First law of thermodynamics,2.,热力学第一定律,(The First Law of Thermodynamics),1.,热,(heat),和功,(work),热和功是系统和环境之间交换的能量。,4/29/2026,54,Chap.1 First law of thermodynamics,1.9,4/29/2026,55,Chap.1 First law of thermodynamics,1.10,4/29/2026,56,Chap.1 First law of thermodynamics,热,（,heat,）,：,因温度不同在系统和环境之间交换的能量；,用,Q,表示，以系统为主，吸热为,（,+,），放热为（,-,）,形式：显热；相变潜热；化学反应热。,4/29/2026,57,Chap.1 First law of thermodynamics,1-12,4/29/2026,58,Chap.1 First law of thermodynamics,功,（,work,）,在系统和环境之间，除以热的形式传递外的，其他被传递的能量，用,W,表示。,对系统做功为（,+,），,对环境做功为（,-,）,形式：体积功,W,e,；,非体积功,W,；,4/29/2026,59,Chap.1 First law of thermodynamics,1.9,1.11,4/29/2026,60,Chap.1 First law of thermodynamics,1-13,4/29/2026,61,Chap.1 First law of thermodynamics,体积功,(volumetric work),的计算,4/29/2026,62,Chap.1 First law of thermodynamics,热和功不是状态函数，是途径函数。,微小的量用变分符号,表示。,4/29/2026,63,Chap.1 First law of thermodynamics,2.,热力学能（内能,U,）,(Thermodynamic Energy),定义：,处于平衡态时系统内部储存的总能量。,包括分子运动的动能；分子间相互作用,的势能；分子中原子，电子的能量。,不包括机械运动的动能和外力场中的势能,。,4/29/2026,64,Chap.1 First law of thermodynamics,热力学能是系统的一种性质，广延性质，用,U,表示,热力学能的绝对值尚不能得到，但从状态,1,变化到状态,2,其增量,U,可求出。,热力学能，热和功的单位：,J,，,kJ,4/29/2026,65,Chap.1 First law of thermodynamics,3.,热力学第一定律的表述,以热和功的形式传递的能量，必定等于系统热力学能的变化；,孤立系统的总内能不变；,第一类永动机是不能造成的,。,4/29/2026,66,Chap.1 First law of thermodynamics,封闭系统,状态,1,（,U,1,）,状态,2,（,U,2,）,U,2,=U,1,+Q+W,U=Q+W,微分式：,dU,=Q+W,孤立体系,U=0,绝热过程,U=W,4/29/2026,67,Chap.1 First law of thermodynamics,3.,恒容热,恒压热,焓,(Isochoric Heat,Isobaric Heat,Enthalpy),恒容 （,dV,=0,）,W=0,恒容热,成立条件,4/29/2026,68,Chap.1 First law of thermodynamics,恒压热,则：,成立条件,4/29/2026,69,Chap.1 First law of thermodynamics,焓,（,Enthalpy,H,）,状态函数，单位为,J,。,广度量 摩尔焓 焓变,4/29/2026,70,Chap.1 First law of thermodynamics,盖斯定律：,化学反应的热效应仅与反应物起始状态和产物的终了状态有关，而与中间步骤无关。,盖斯定律是热力学第一定律的必然结果。,成立条件为：,封闭系统；,W=0,；,恒压或恒容。,4/29/2026,71,Chap.1 First law of thermodynamics,热化学标准状态,(Standard States of Thermodynamics,),热性质强烈依赖于物质所处的状态。,物质的标准态：液体和固体为处于标准压力下的纯物质。,气体为处于标准压力下表现出理想气体性质的纯气体。,标准压力,：,100kPa,（,0.1mPa,）,;,符号：,P,4/29/2026,72,Chap.1 First law of thermodynamics,4.,热容,（,1,）摩尔定容热容,C,v,m,(molar heat capacity at constant volume),1mol,物质在恒容，非体积功为零的条件下，仅因温度升高,1K,所需要的热。,4/29/2026,73,Chap.1 First law of thermodynamics,C,v,m,=,Q,v,m,/dT,=f(T),Q,v,m,=,dU,m,C,v,m,=(U,m,/T),V,=f(T),对上式积分,U=,nC,v,m,dT,Q,v,=,nC,v,m,dT,4/29/2026,74,Chap.1 First law of thermodynamics,（,2,）,摩尔定压热容,C,p,m,(Molar Heat Capacity at Constant Pressure),定义：,1mol,物质在恒压，非体积功为零的条件下，仅因温度升高,1K,所需要的热。,4/29/2026,75,Chap.1 First law of thermodynamics,C,p,m,=,Q,p,m,/dT,=f(T),Q,p,m,=,dH,m,C,P,m,=(,H,m,/T),P,=f(T),对上式积分,H=,nC,p,m,dT,Q,p,=,nC,p,m,dT,4/29/2026,76,Chap.1 First law of thermodynamics,（,3,）,平均摩尔定压热容,=(C,p,m,dT)/(T,2,-T,1,),（,4,）,标准摩尔定压热容,=,（,dH,m,/dT,）,4/29/2026,77,Chap.1 First law of thermodynamics,（,5,）,C,p,m,与,C,v,m,的关系,对凝聚态物质,C,p,m,-C,v,m,0,对理想气体,C,p,m,-C,v,m,R,4/29/2026,78,Chap.1 First law of thermodynamics,（,6,）,与温度的关系,=a+bT+cT,2,+dT,3,=a+bT,-1,+cT,-2,+dT,-3,单原子分子理想气体,C,p,m,=5R/2,双原子分子理想气体,C,p,m,=7R/2,4/29/2026,79,Chap.1 First law of thermodynamics,pVT,变化,又称简单状态变化，,即,W,=0,，,无相变，无化学反应的过程。,5.,热力学第一定律对理想气体的,pVT,变化的应用,4/29/2026,80,Chap.1 First law of thermodynamics,（,1,）理想气体恒温过程,U=0,；,H=0,；,(,理想气体的内能和焓只是温度的函数,),W=-,P,e,dV,恒外压,W=-P,e,(V,2,-V,1,),Q=-W,4/29/2026,81,Chap.1 First law of thermodynamics,（,2,）,恒压变温过程,W=-P,e,(V,2,-V,1,)=-nR(T,2,-T,1,),；,Q,p,=H=,nC,p,m,dT,U=,Q,p,+W,4/29/2026,82,Chap.1 First law of thermodynamics,（,3,）,恒容变温过程,W=0,；,Q,v,=U=,nC,v,m,dT,H=nC,p,m,dT,4/29/2026,83,Chap.1 First law of thermodynamics,（,4,）,凝聚态物质的变温过程,Q,p,=H=,nC,p,m,dT,如压力变化不大，均按恒压处理。,4/29/2026,84,Chap.1 First law of thermodynamics,6.,可逆过程和绝热可逆过程方程,可逆过程,（,Reversible Process,）,系统发生某一过程，若能沿该过程的反方向变化，使系统和环境都恢复到原来的状态而不留下任何影响，则原过程为可逆过程。反之，则称之为不可逆过程。,4/29/2026,85,Chap.1 First law of thermodynamics,（,1,）可逆过程和最大体积功,设有,1mol,的理想气体储于汽缸中，把汽缸置于很大的等温器中，使汽缸在过程中温度始终保持在,300K,，,汽缸上有个既无重量又无摩擦的活塞，活塞上放置四个砝码（相当于,400kPa,）,可用以调节外压,.,现在经过不同的途径从,400kPa,等温降至,100kPa,求下述不同途径的膨胀功。,4/29/2026,86,Chap.1 First law of thermodynamics,4/29/2026,87,Chap.1 First law of thermodynamics,过程,1,：,循环过程,：,过程,1r,：,系统复原，环境中留下功变热的痕迹。,4/29/2026,88,Chap.1 First law of thermodynamics,各种过程功的比较,4/29/2026,89,Chap.1 First law of thermodynamics,途径,3,特点：保持内、外压相差无限小,过程,3,：,4/29/2026,90,Chap.1 First law of thermodynamics,过程,3r,：,总过程,：,系统复原，环境亦完全复原。,4/29/2026,91,Chap.1 First law of thermodynamics,可逆过程的特点,：,一个相等；二个复原；三个无限。,可逆过程是热力学一个极其重要,的概念，是科学的抽象，意义十分,重大。,4/29/2026,92,Chap.1 First law of thermodynamics,（,2,）理想气体的绝热可逆过程,例：单原子理想气体,1mol,，,2dm,3,，,10atm,，,经,（,1,）恒温可逆膨胀，,（,2,）绝热可逆膨胀均至,5atm,，,求各过程的,W,，,Q,，,H,，,U,。,（,3,）在,pV,图上设计一第三过程，使过程,2,加过程,3,恰好达到第一过程的终点态，试由,1,，,2,过程的数据，求第三过程的,W,，,Q,，,H,，,U,（,C,v,m,=1.5R,）。,4/29/2026,93,Chap.1 First law of thermodynamics,（,1,）恒温可逆膨胀：,（,2,）绝热可逆膨胀：,4/29/2026,94,Chap.1 First law of thermodynamics,绝热可逆过程方程：,4/29/2026,95,Chap.1 First law of thermodynamics,（,2,）绝热可逆膨胀：,W,Q,U,H,恒温可逆,-1460J,1460J,0,0,绝热可逆,-738.4J,0,-738.4J,-1230J,4/29/2026,96,Chap.1 First law of thermodynamics,(3),为恒压变温过程,：,4/29/2026,97,Chap.1 First law of thermodynamics,7.,标准相变焓,(Stand,ard Enthalpies of Phase Transitions),相：,系统中物理和化学性质完全均匀的部分。,相变：,物质从一种相态变化为另一种相态。,标准相变焓,：,W,=0,，,恒温及标准状态下发,生相变时吸收和放出的热量。,4/29/2026,98,Chap.1 First law of thermodynamics,具体研究的相变过程,g,l s,B(Cristal-1)B(Cristal-2),4/29/2026,99,Chap.1 First law of thermodynamics,标准摩尔蒸发焓,=-,标准摩尔熔化焓,=-,标准摩尔升华焓,=-,标准摩尔转变焓,=-,4/29/2026,100,Chap.1 First law of thermodynamics,由于焓与温度和压力有关，所,以相变焓与相变的温度和压力有关；,由于压力对固态，液态和气态,的焓影响都很小，一般情况可以忽,略，所以相变焓也主要受温度影响。,4/29/2026,101,Chap.1 First law of thermodynamics,相变焓与温度的关系,已知,373K,，,100kPa,下，水的,=40.6kJmol,。,求,363K,，,70.93kPa,时，水的摩尔气化热。,4/29/2026,102,Chap.1 First law of thermodynamics,H,2,O(l)H,2,O(g),363K,70.93kPa 363K,70.93kPa,H,2,O(l)H,2,O(g),363K,100kPa 363K,100kPa,H,2,O(l)H,2,O(g),373K,100kPa 373K,100kPa,4/29/2026,103,Chap.1 First law of thermodynamics,0;,压力变化不大时，焓的变化可忽略。,0;,理想气体的焓只是温度的函数。,定压摩尔热容差,4/29/2026,104,Chap.1 First law of thermodynamics,8.,标准生成焓和标准燃烧焓,任一化学反应：,aA,+,bB,=,dD,+,hH,在恒温下进行并且不作非体积功，反应系统吸收或放出的热量反应热。若在恒压下进行，则,Q,p,=H=H,后,-H,前,若在恒容下进行，则,Q,v,=U=U,后,-U,前,4/29/2026,105,Chap.1 First law of thermodynamics,（,1,）化学反应的计量方程和反应进度,(extent of reaction),aA,+,bB,=,dD,+,hH,a,b,d,h,：,计量系数,O=,B,B,B,：,代表,B,物质的计量系数，产物取,(+),，反应物,取,(-),4/29/2026,106,Chap.1 First law of thermodynamics,反应中，,若,A,物质的量从,n,A,0,n,A,时，其变化量为,n,A,=n,A,-n,A,0,；,当,A,变化,n,A,时，,B,D,H,等物质相应的变化为,n,B,n,D,n,H,，,如将其比例于各自的化学计量系数,4/29/2026,107,Chap.1 First law of thermodynamics,则,(,n,A,/,A,)=(,n,B,/,B,),=(,n,D,/,D,)=(,n,H,/,H,)=,dn,B,/,B,=d,定义为反应进度，正值，,单位,:mol,反应进度与计量方程式的写法有关。,4/29/2026,108,Chap.1 First law of thermodynamics,（,2,）,两种热效应的关系,摩尔反应焓（,r,H,m,）：,在恒温恒压下，发生,1mol,反应时，系统的焓变。,摩尔反应内能,（,r,U,m,）：,在恒温恒容下，发生,1mol,反应时，系统内能的变化。,r,H,m,=,r,U,m,+,B,(g)RT,Q,p,m,=,Q,v,m,+,B,(g)RT,4/29/2026,109,Chap.1 First law of thermodynamics,（,3,）,标准摩尔反应焓,(Enthalpy of Standard Molar Reaction),标准反应：,在一定温度下，反应物和产物均处于标准态下的反应。,4/29/2026,110,Chap.1 First law of thermodynamics,标准摩尔反应,焓,反应系统中，各物质均处于温度,T,的标准态时的摩尔反应焓。,298.15k,CO(g)+(1/2)O,2,(g),=CO,2,(g),P,P,P,记为：,r,H,m,(T,)=,4/29/2026,111,Chap.1 First law of thermodynamics,9.,标准摩尔反应焓的计算,（,1,）标准摩尔生成焓,(standard molar enthalpy of formation),定义：在温度,T,的标准态下，由稳定相态的单质生成,1mol,相态的化合物的焓变，即化合物,B,在温度,T,时的标准摩尔生成焓。记为：,4/29/2026,112,Chap.1 First law of thermodynamics,f,H,m,(B,T),f,H,m,(B,),稳定单质的标准摩尔生成焓均为零。,由标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓：,r,H,m,(T,)=,B,B,f,H,m,(B,),4/29/2026,113,Chap.1 First law of thermodynamics,（,2,）,标准摩尔燃烧焓,(Standard Molar Enthalpy of Combustion),定义：在温度,T,时的标准态下，由,1mol,相态的化合物,B,与氧进行完全氧化反应的焓变。,记为：,4/29/2026,114,Chap.1 First law of thermodynamics,c,H,m,(B,T,),c,H,B,(,T),c,H,B,有机化合物,C,，,H,，,S,等完全氧化的指定产物为,CO,2,(g),，,H,2,O(l),，,SO,2,(g),计算标准摩尔反应焓：,r,H,m,(T,)=,B,B,c,H,m,(B,),4/29/2026,115,Chap.1 First law of thermodynamics,Make a Summary:,U=Q+W,W,形式：体积功,We,；非体积功,W,；,ig,.T=const.r,4/29/2026,116,Chap.1 First law of thermodynamics,Q,形式：显热；相变潜热；化学反应热。,热力学的应用：,pVT,变化（简单状态变化）,相变过程,化学反应过程。,显热：,Q,v,=,nC,v,m,dT,U=,nC,v,m,dT,Q,p,=,nC,p,m,dT,H=,nC,p,m,dT,4/29/2026,117,Chap.1 First law of thermodynamics,标准摩尔相变焓,(,相变热,),（标准物质，相变温度下）,由于焓与温度和压力有关，所以相变焓与相变的温度和压力有关；,由于压力对固态，液态和气态的焓影响都很小，一般情况可以忽略，所以相变焓也主要受温度影响。,温度对标准摩尔相变焓,4/29/2026,118,Chap.1 First law of thermodynamics,H,2,O