物理化学8.ppt

1、1,亥姆霍茨函数,热力学第二定律,亥姆霍茨函数、吉布斯函数,热力学第一定律,定温,2,亥姆霍茨函数 状态函数，广度性质,定义,亥姆霍茨函数,3,定温定容，W0,亥姆霍茨函数判据,在定温、定容且W0时，过程只能向亥姆霍茨函数减小的方向自发地进行，直到AT,V0时，系统达到平衡。,亥姆霍茨函数判据,4,吉布斯函数,定温定压,吉布斯函数 状态函数，广度性质,5,系统在定温、定压可逆过程中所作的非体积功，在量值上等于吉布斯函数的减少；而在定温、定压不可逆过程中所作的非体积功，在量值上恒小于吉布斯函数的减少。,吉布斯函数,6,吉布斯函数判据,W0,吉布斯函数判据,定温、定压且W0时，过程只能向吉布斯函数

2、减小的方向自发地进行，直到GT,p0时，系统达到平衡。,7,变化的方向和平衡条件,熵判据,亥姆霍茨函数判据,吉布斯函数判据,8,定温变化,A 和G的计算,9,定温、可逆、W0,定温的单纯p、V变化过程A、G的计算,理想气体,封闭系统，W0，气、液、固体的定温、可逆的单纯p、V 变化过程,10,定温、可逆、W0,理想气体,封闭系统，W0，气、液、固体的定温、可逆的单纯p、V 变化过程,11,1mol理想气体在300K、1010kPa定温可逆膨胀到300K、101kPa，求过程的W、Q、U、H、S、A及G。,解：,【例】,12,解：,1mol理想气体在300K、1010kPa向真空自由膨胀到300

3、K、101kPa，求过程的W、Q、U、H、S、A及G。,【例】,13,定温定压下可逆相变化,相变化过程A及G的计算,定温定压下，由凝聚相变为蒸气相，且气相可视为理想气体,1.定温、定压下可逆相变化过程A及G的计算,14,2.不可逆相变化过程A及G的计算,设计可逆途径进行计算,15,计算1mol水，298K，100kPa下变化为298K，100kPa下水蒸气的G？ 判断该过程能否自发进行？已知水在298K时的蒸气压为3168Pa。,G1=Vp0,G2=0,G 0，该过程不能自发进行。,【例】,16,化学反应的G,定温、标准态下的反应,17,已知下列热力学数据 金刚石 石墨 cHm (B,298K

4、) / kJmol-1 -395.407 -393.511 Sm(B,298K) / Jmol-1K-1 2.439 5.694 / kgdm-3 3.520 2.260,求：(1) 298K时，由石墨转化为金刚石的rGm ； (2) 298K时需要多大压力才能使石墨转化为金刚石？,【例】,18,解：,求：(1) 298K时，由石墨转化为金刚石的rGm ；,金刚石 石墨 cHm (B,298K) / kJmol-1 -395.407 -393.511 Sm(B,298K) / Jmol-1K-1 2.439 5.694 / kgdm-3 3.520 2.260,19,求：(2) 298K时需要

5、多大压力才能使石墨转化为金刚石？,解：,20,欲使石墨298K时转化为金刚石，则G 0,298K时，当p1.510109Pa时，石墨可以转化为金刚石。,求：(2) 298K时需要多大压力才能使石墨转化为金刚石？,解：,金刚石 石墨 / kgdm-3 3.520 2.260,21,热力学函数的基本关系式,U、H、S、A、G、 p、V、T,22,热力学基本方程,封闭系统、W0、可逆过程,23,24,吉布斯-亥姆霍茨方程,温度T时,25,吉布斯-亥姆霍茨方程,吉布斯-亥姆霍茨方程,26,麦克斯韦关系式,设 z 代表系统的任一状态函数，且 z 是独立变量 x 和 y 的函数，z 具有全微分性质。,27,麦克斯韦关系式,28,热力学状态方程,由麦克斯韦关系式,定温下,29,【例】,由热力学基本方程证明：,30,2mol水在373K，101325Pa下汽化为同温同压的水蒸气，