熵、焓、自由能.doc

熵、焓、自由能熵 .熵：热量与温度之商乘坐熵，记作S。S = Q / T .熵变; 熵的变化量称为熵变，记作 S S = Q / T . Q 为系统吸收的热量，T为系统的温度。 熵变等于系统从热源吸收的热量与系统的热力学温度之比，可用于度量热量转变为功的程度。熵表示热量转化为功的程度，也表示系统中的无序程度，1、熵越大，其做功能力下降，无序程度增加。2、 熵是表示物质系统状态的一个物理量，它表示该状态可能出现的程度。、3、孤立体系（即绝热体系）中实际发生的过程必然要使它的熵增加。4、对于纯物质的晶体，在热力学零度时，熵为零. 热力学第三定律：有两种表述形式。 表述1：不可能用有限个手段和程序使一个物体冷却到绝对温度零度。表述2：一切纯物质的晶体，在热力学零度时，熵为零。 标准熵：1 mol物质在标准状态下所计算出的 熵值，称标准摩尔熵，简称标准熵。用ST q表示，单位： Jmol-1 K1熵的规律： (1) 同一物质，气态熵大于液态熵，液态熵大于固态熵； ST q(g) ST q(l) ST q(s) S q H2O (g) H2O (l) H2O (s) (2) 相同原子组成的分子中，分子中原子数目越多，熵值越大； S q O2 (g) S q O3 (g) S q NO (g) S q NO2 (g) S q N2O4 (g) S q CH2=CH2 (g) S q CH3-CH3 (g) (3) 相同元素的原子组成的分子中，分子量越大,熵值越大； S q CH3Cl(g) S q CH2Cl2 (g) S q CHCl3(g) (4) 同一类物质，摩尔质量越大，结构越复杂，熵值越大； S qCuSO4(s) S qCuSO4H2O(s) SqCuSO43H2O(s) SqCuSO45H2O (s) S qF2(g) S qCl2(g) S qBr2(g) 0，过程自发进行； S 0，逆过程自发进行； S = 0，平衡状态 化学反应的标准摩尔熵变 对于化学反应而言，若反应物和产物都处于标准状态下，则反应过程的熵变，即为该反应的标准熵变。当反应进度为单位反应进度时，反应的标准熵变为该反应的标准摩尔熵变，以rSm表示。与反应的标准焓变的计算相似，化学反应的标准摩尔熵变，可由生成物与反应物的标准熵求得。 例3、计算反应203=302在298K时的rSm一。 【解】查表得Sm=205.1Jmol-1K-1 Sm=238.9Jmol-1K-1 rSm一=3Sm-2Sm=3205.1-2238.9=137.5Jmol-1K-1 答该反应的标准摩尔熵变为137.5Jmol-1K-1 熵变和反应方向 对于孤立体系而言，在其中发生的任何反应变化必然是自发的。热力学第二定律告诉我们：在孤立体系中发生的任何变化或化学反应，总是向着熵值增大的方向进行，即向着S孤立0的方向进行的。而当达到平衡时S孤立=0，此时熵值达到最大。 假如不是孤立体系，则可以把体系与其四周的环境一起作为一个新的孤立体系考虑，熵增原理仍然是适用的。由此可以得出，自发反应是向着0的方向进行的。大家知道，在常压下，当温度低于273K时，水会自发地结成冰。这个过程中体系的熵是减小的，似乎违反了熵增原理。但应注重到，这个体系并非孤立体系。在体系和环境间发生了热交换。从水变成冰的过程中体系放热给环境。环境吸热后熵值增大了，而且环境熵值的增加超过了体系熵值的减小。因而体系的熵变加上环境的熵变仍是大于零的，所以上述自发反应是符合热力学第二定律的。 熵的影响因素1) 熵与物态有关: 对同一物质,其固态的熵值小于液态的熵小于气态的熵，即S固S液0，所以物质在高温时的焓大于它在低温时的焓。又如对于恒压下的放热化学反应，H=W非。-GW非 反应以不可逆方式自发进行-G=W非 反应以可逆方式进行-GW非 不能进行若反应在等温等压下进行，不做非体积功，即W非=0则G0 不能进行。任何等温等压下不做非体积功的自发过程的吉