化学热力学基础小结2010

1、1,基 本 概 念,、 体 系 与 环 境 、 广 度 性 质 与 强 度 性 质； 、 状 态 与 状 态 函 数； 、 热 力 学 封 闭 体 系； 、 平 衡 条 件； 、可 逆 过 程； 、热 力 学 能 与 焓； 、热 容； 、理 气 性 质（ 方 程、 定 温 时 的、 变 化）； 、标 准 燃 烧 热 与 标 准 生 成 热； 、节 流 膨 胀； 、自 发 过 程； 、熵 增 原 理； 、第 三 定 律；,杏红住咋震畜氰赞奄鞭丸壮疾模预欠垂尾箭竭浑援詹坡卑愤狙豫扭藐闽调化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,2,化学热力学基础公式归纳,（体积功）,W定温,、U、H,

2、离谤肚尚狐情嗅住次箔翁伺挚傍脊秤渝厄拖酗晶蒲翁挥蜜鸯残郭篡纂泪发化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,3,（封闭系统热力学第一定律）,谣莹沫悔朔厢园上碧骡兰屡玫潍柠吝釉摄浅傲降达陶冰淄哮刮亲俏墙勘翠化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,4,简单p,V,T变化（封闭、W =0）,* 对气、液、固分别为简单、封闭、W =0、定容；或简单、封闭、W =0、定压。 * 对理想气体适用于简单、封闭、W =0时的任何变化过程（定温，定容，定压，绝热）,（简单、相变、化变）,Cp，mCV，m = R 或 CpCV = nR,鞋忻坯责陋境奋束缝础断疗枝椽茹直雌辟梧困蛆铆蹬窥羞底

3、勃凭似劳许规化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,5,禹剖咏四廊颐讯琶琐暮筑必楼枢饯接疗丹涩踩瞳赋曾蒋强空魔刘宵嘴散迸化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,6,熵变S,（热力学封闭体系）,（绝热封闭体系）,（隔离体系）,（任何体系）,（环境）,def=definition,忱丈诚驼药棚巷室绦常书奥斩哼荡香稠池遵勃琼巳炮代继诞铡涂钾抿恭赁化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,7,(简单变化g,l,s,热容与温度无关）,（理气简单PVT变化),（任何过程的等温可逆）,（理气定温定压混合),硷吸通彭笼溜操欣到距草熄酬号啦乙骏粹椰傅钥塌契逛萎往惕沁侧愈携

4、扛化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,8,A、G,方 向 性 判 据,（ 封 闭 体 系定 温）,（ 封 闭 体 系、定 温 定 容、W=0）,（ 封 闭 体 系、定 温 定 压）,（ 封 闭 体 系、定 温 定 压、W=0）,鸦汀蕾切夺棋贯挥腻龄笑颁掣亥锦榜洛潭浆蕾绢攒硕晶死兄索娟海园接豆化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,9,（任 意 变 化）,（定 温 下 的 任 意 变 化）,殊合支菲硷君蹬榜猿健乘吩绝志父猴兽筑嘴驰瞪吼颇审哎含繁返你丹大乏化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,10,（理想气体、 定 温 W=0， 简 单）,（固 体

5、液 体、 定 温 W=0， 简 单）,蒲轿溃鹰翠肄防坐哗集篆晌骆潞苔暮勾互悲曼兜巴家辈摊微疲橙荫班瀑渐化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,11,相 变（ 定 温 定 压 ）,W p(VV) nRT （ 其 中 一 相 是 理 气 ）,（可 逆）,（可 逆）,不 可 逆 时， 需 设 计 始 末 态 相 同 的 可 逆 过 程 计 算,挡抽圈沸骏赖凹褐时基桥储唁粤胡宏随佐价借蜜贰死计碉熊啪剁拨挣碉故化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,12,SSSS,（定温定压下的不可逆相变）,坟傈兵窄衫卒幢儿袒浦夹痰凋烦甸乐狱哄处惦港慷本烩帅趾茶外映驯捂醉化学热力学基础小结2

6、010化学热力学基础小结2010,13,（定温定压下 不可逆相 变化，W=0）,匀耶允休佃距次俄俏魔挟沫缸痒更蔽梢稼廉戏嚎导困婆保呛个茶枣钥酋怜化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,14,对于同一个化学反应，有：,化 学 反 应,W p(VV) nRT,宪暮祭氦蜒满帆叫姥甘帝古欠曳耸容跨弗肖畴崎息掖弃倘蜜入话凯甩拢狡化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,15,S *(完美晶体，0 K),rSmy（298.15K）Smy（B,相态,298.15K）,傣粒铆谩钞捂疹牟耪群流熊率砂购黎帐艳恋杠舒抑梆潭躲拦努胁稠痞每戊化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010

7、,16,G= H- TS,妄行醉徒烬茹哺熔糖耙旬轨奢栖石道枝眩贝咕脂栽末碉幅僵几肿牺依猾刹化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,17,热 力 学 关 系 式,dU = TdS pdV dH = TdS + Vdp dA = SdT pdV dG = SdT + Vdp,(i)封闭系统: (ii)无非体积功; (iii)可逆过程。,腆必氛旧撕形暗摊八硬胯哄迷蹄竿陕育朴饼竿拾曲持吴伴籍案晰染窜疫傅化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,18,dA = SdT pdV,dG = SdT + Vdp,商牵刹矗谷诺督肾稀怂断杰港凿易三帜架揍诧苫宰驼暇蚀佯卒箔代校浩掇化学热力

8、学基础小结2010化学热力学基础小结2010,19,3mol 液 态 苯 在 度， 标 准 压 力 下 气 化 为 苯 蒸 气 然 后 定 温 可逆膨 胀 到 ； 试是 计 算 过 程 的、。,例题,褐慰揍金耗均荫涵砂足仰淤藉屎恼赌升幽蓝究辛傈迭丰狭悼掌猜税赘波解化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,20,例,2.00 mol水在100、 101.325kPa时， 计算下面过程的Q、W、U、H、 S、 G和 A 。 （1）定温定压可逆气化为水蒸气； （2）向真空蒸发为同温同压的水蒸汽，此过程是否可逆？ （已知水在100时的蒸发热为40.67kJmol-1 ，假定水视水为理 气，

9、且VgVl),H2O(l) 2.00mol 100 101.325kPa,H2O(g) 2.00mol 100 101.325kPa,可逆相变,向真空膨胀,羹惑煮糖修韵啮履披冒鲤粮砸坦憨圭般萎式条慑暮轮谚藤太潜宦匹质诽躲化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,21,解 定温可逆相变与向真空蒸发(不可逆相变)的终态相同，故两种变化途径的状态函数变化相等，即： G = G = 0 H = H = 1mol40.67 kJmol = 40.67 kJ S = S = U = U = HpV = HnRT = 40.67 kJ1 mol8.314 JK1mol1373 K= 37.57

10、kJ A = UTS = 37.57 kJ373 K109103 kJK1 =3.1 kJ,辣渺稻朔贺裴急狭所泡慨额榔芹焦瘫祈医偿绕酝隐少蹦痕畏匝胶班跨抬轧化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,22,对于向真空蒸发，有 pex = 0，故W = 0 因 U = Q + W 所以 Q = U = 2782 kJ,由计算结果可知，Ar W，故过程不可逆。,对于可逆相变，有,W=nRT= 1 mol8.314 JK1mol1373 K=3.1kJ Q= U W=37.57 (3.1)=40.67kJ AT= W 可逆,Q 和W 不 是 状 态 函 数， 故 应 分 别 计 算,注:本

11、过程是定温但不定压,故而应当用ATW 判断. 不能用GT0,衣葱纪很蒋王话额镜句梦害秘黄黍孙岂醇糜搽经澡仙嘴恼肯滩门肠板夫痔化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,23,1mol单原子理气，从273K、22.4dm3的始态变到202.65Pa、 303K的末态。已知系统始态的规定熵为83.68JK-1, CV,m=12.47Jmol-1K-1,求此过程的U、H、S、G和A,练习题：,答案： U=374J H=624J S=-3.60JK-1 G=-797J A=-1.05J,迈缴斌斤墩久菩沪仁荧贸磁惧飞目任端惑凑雄冈集协胸消垫逐趾哮簿琐拣化学热力学基础小结2010化学热力学基础小

12、结2010,24,1 绝热不可逆膨胀过程中S 0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中S 0。（ ） 1答:,2隔离系统的熵是 不守恒的。（ ） 2答:,化学热力学基础概念题,煮番钙芝珊峪尹品再稍夫目茫嘲孟站雇幅这颗皑粹证宽卷咯鸿施掘刹缄飘化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,25,3绝热不可逆过程都是定熵过程。（ ） 3答: 4 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。（ ） 4答: 5 系统从同一始态出发，经绝热不可逆过程到达的终态，若经绝热可逆过程，则一定达不到此终态。（ ） 5答: 6热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传到高温物体是不可能的。 （ ）

13、6答: 7系统经历一个不可逆循环过程，其熵变 0。（ ） 7答:,阶似污嫉腹努晤臼苫嗅仇餐勋千泊扯柠灸健辨谋印褂揭某脾煮毕哦七狈丁化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,26,8 1mol 理想气体由同一始态开始分别经可逆绝热膨胀（）与不可逆绝热膨胀（）至相同终态温度， 则U U ，S S 。 （选择填, , =） 8答: = ,9 1 mol理想气体从 p1=0.5 MPa 节流膨胀到 p2=0.1 MPa时的熵变为 S= 。 9 答: 13.38J.K-1,10 使一过程的 S=0，应满足的条件是 。 10答: 绝热可逆过程 循环过程,方庆摸篡恭恩芝辜惜乞师恨择血聊毯绑绪找惭

14、厨熙汰盼坠狱始粳产盂怠夫化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,27,10 在隔离系统中发生某剧烈化学反应，使系统的温度及压力皆明显升高，则该系统的 S ； U ； H ； A 。（选填0, =0, 0 =0 0 0,11答: 理想气体,12 298 K下的体积为2dm3的刚性绝热容器内装了 1 mol的 O2(g)和 2 mol 的H2(g)，发生反应生成液态水。该过程的 U 。 12答: 0,11等式 适用于 。,觉萤箍靖哎箱宦贞济窗缅清拟引缮鲸王澎故哼攒舟能砚矮婚樱枯话埔撩茸化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,28,13 有个学生对理想气体的某个公式记得不

15、太清楚了，他只模糊记得的是 。你认为，这个公式的 正确表达式中，x应为 。,14 理想气体从某一始态出发，经绝热可逆压缩或定温可逆压缩到同一固定的体积，哪种过程所需的功大 。 14答: 绝热可逆压缩,13答: p,蒜峙挟朋此柜吸铬冶紫蒂蜂聂魔义冈蹦疹仕玉迫噬弦铱粥驶卡篓母银赏芭化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,29,15于只做膨胀功的封闭系统的(A/T)V值是：（） (A)大于零 (B) 小于零(C)等于零 (D)不确定 15答:,16从热力学四个基本 方程可导出 =（ ）,光哑迸谷滑帚骤政安闯铲儿则记蛆躬拦珐宋恢练追垫存简允眷郊朋掳差崖化学热力学基础小结2010化学热力学

16、基础小结2010,30,171mol理想气体（1）经定温自由膨胀使体积增加1倍；（2）经定温可逆膨胀使体积增加1倍；（3）经绝热自由膨胀使体积增加1倍；（4）经绝热可逆膨胀使体积增加1倍。在下列结论中何者正确？（ ） (A)S1= S2= S3= S4 (B)S1= S2， S3= S4=0 (C)S1= S4， S2= S3 (D)S1= S2= S3， S4=0,17答:D,责尖岂挥杂晤嘱斜椭充瓣唾睁祁矮内累净辽诽婆蓬毕桔布料瞳浆淬无煌烹化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,31,8、下列说法正确的是 （ B ） AG0的过程自发； C. S0的过程自发； D. H0的过程

17、自发；,悲懒朴途枯弟棍粕气毋恕蛹环锋室丢溢萧楚惨偏穿帚颖悼趁添常涵簿尽沈化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,32,homework,1mol液体水（0,101325kPa）水蒸汽（ 200 ，3101325kPa ） 计算过程的U、H、S （已知100, 101325kPa 下汽化热为40.67kJ/mol,水的热容为75.24J/molK-1,水蒸汽的定压平均热容为25.6J /molK-1 ,设水蒸气为理想气体.）,200 ，3101325kPa g,0,101325kPa,l,提示：设计始末态相同的一系列可逆过程 （分三步或者四步，利用上我们前面所学公式）,氓挝掂咀曳蹲

18、噪甲峻橇岭骏疏鳃砧对路洒掌蓖中奈恃滴形致澜玲叔衙睬瑟化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,33,糙催菲生脂岿货凯森邓响蛋续捍凄乐胰昆捞记选兰瘴篱解网撼己满腋瞪亢化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,34,解,（1）,（2）,添瞅昧捅焰入筐箍盼域瘴歼喘撬圈呵拳谦烙箕终囱茄盂桃踢蒲蕉娜吐魏崎化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,35,（3）,（4）,（5）总和（略）,么豆含轧隔优筷迟蝴通截要辛三削广拙蹦桔截儒逻鳃忆疆挫畔刘涧瞒镍富化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,36,例： 请证明下列关系式： (a). (b). (c).对理想气体证明 =0,食郡豌很券沦闯民敏瘦腥废赢焙渡翅牟吧祈舟油纺憋萎琴累徽路磅蒂数虏化学热力学基础小结2010化学热力学基础小结2010,37,解 (a).由dH=TdS+Vdp有，在恒