普通化学完整教学课件

系统内部运动能量的总和，用 U 表示。内部运动包括分 子的平动、转动、振动以及电子运动和核运动。
由于分子内部运动的相互作用十分复杂，因此目前尚无法测定内能 的绝对数值。
内能的特征：
➢ 状态函数
➢ பைடு நூலகம்绝对数值 ➢ 广度性质
思考：同样的物质，在相同的温度和压力下，前者放在
10000m高空，以400m/s飞行的飞机上，后者静止在地面上。
系统吸热为正，系统放热为负。
热量q不是状态函数
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功与体积功
在物理或化学变化的过程中，系统与环境除热 以外的方式交换的能量都称为功。
功的符号规定： （注意功符号的规定尚不统一） 系统得功为正，系统作功为负
两者的内能相同吗？
相同
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对于一个给定的系统，其内能有一个固定的值。 能量是一个广延量（见1.3节），一个系统的总 的内能正比于该系统中物质的总质量。 将系统在终态与始态之间的内能差值定义为系
统的内能改变量，用ΔU表示：
ΔU＝U终－U始
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1.1.6 内能的改变量与热和功的关系 热力学第一定律的代数式：
可逆过程
体系经过某一过程，由状态Ⅰ变到状态Ⅱ之 后，如果通过逆过程能使体系和环境都完全复原， 这样的过程称为可逆过程。它是在一系列无限接 近平衡条件下进行的过程。
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1.1.4 热力学第一定律
封闭系统，不做非体积功时，若系统从环
境吸收热q，从环境得功w，则系统内能的增加
ΔU (U2 – U1)为：
ΔU = Q + W
热力学规定，当系统从环境中吸热时Q为正 值，当系统对环境做功时，W为负值。换句话 说，系统吸收热和环境对系统做功都增加了系 统的内能。
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例 点燃图1.1中所示汽缸中的氢气和氧气。系统放出 1.15 kJ热。由于气体受热膨胀， 引起了活塞上升， 膨胀气体对环境做了0.48 kJ的功，系统内能的变化 量是多少？
状态函数可分为两类： 广度性质：其量值具有加和性，如体积、质量等。 强度性质：其量值不具加和性，如温度、压力等。
思考：力和面积是什么性质的物理量？它们的商即压强
(热力学中称为压力)是强度性质的物理量。由此可以得出 什么结论？
力和面积都是广度性质的物理量。结论是两个广度 性质的物理量的商是一个强度性质的物理量。
1.1.1 系统和环境（System and Surroundings） 1.1.2 状态函数 （State Functions） 1.1.3 过程与途径（process and approaches) 1.1.4 热力学第一定律
（The First Law of Thermodynamics）
1.1.5 内能 （Internal Energy） 1.1.6 内能的改变量与热和功的关系
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第 一章
热化学
（Thermochemistry）
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目录
1.1 化学反应的热效应及体积功
（Heat Effect and Volume Work of Chemical Reaction）
1.2 焓及焓变
（Enthalpy and Enthalpy Change）
解 已知热由系统传给环境，且系统对环境做功。因此q 和W都是负值：Q＝－1.15 kJ，W＝－0.48 kJ。根据 方程式1.2 ，体系内能的变化量ΔU为
U Q + W (-1.15 kJ) + (-0.48 kJ) = -1.63 kJ
即系统传递给环境的能量为1.63 kJ
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热
在物理或化学变化的过程中，系统与环 境存在温度差而交换的能量称为热。 热的符号规定：
状态函数
用于表示系统性质的物理量X 称状态函数，如气 体的压力p、体积V、温度T 等。
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状态函数的性质
➢ 状态函数是状态的单值函数。 ➢ 当系统的状态发生变化时，状态函数的变化量只与系统 的始、末态有关，而与变化的实际途径无关。
系统压力从3pº变为p°
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图1.3 状态函数的性质
广度性质和强度性质
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封闭系统 只有能量交换
图1.1 系统的分类
隔离系统 无物质和能量交换
图1.2 H2和O2在密闭的金属 气缸中燃烧构成封闭系统
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例 考察一个汽缸中待燃烧 的氢气和氧气的混合物，氢气和 氧气即为系统，气缸、活塞以及 其他相关部分则为环境
2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)+ 热量
ΔU = q + w
热力学第一定律的实质是能量守恒定律 在热力学中的的应用。
其中，内能现称为热力学能。
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能量既不会凭空产生，也不会凭空消失， 但可以从一种形式转变成另一种形式。系统失 去的能量必定被环境所得到，反之亦然。
要定量地运用这个定律，我们必须更精确 地定义系统的能量。
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1.1.5 内能
（Relating ∆U to Heat and Work）
1.1.7 吸热过程和放热过程
（Endothermic and Exothermic Processes）
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1.1.1 系统与环境 系统：作为研究对象的那一部分物质和空间。 环境：系统之外，与系统密切联系的其它物质和空间。
开放系统 有物质和能量交换
虽然系统中氢原子和氧原子的 化学形态发生了变化，但系统与 环境间并没有发生物质交换，但 却与环境以热和功的形式交换了 能量。
1.1.2 状态与状态函数
状态 就是系统一切性质的总和。有平衡和非平衡态之分。
如系统的宏观性质都处于定值，则系统为平衡态。 状态变化时，系统的宏观性质也必然发生部分或全部 变化。
1.3 赫斯定律
（Hess’s Law ）
1.4 标准生成焓及反应的标准焓变
（Standard Enthalpy of Formation and Enthalpies of Reaction）
选读材料 能源 Ⅰ. 石油 Ⅱ. 煤 Ⅲ . 氢能源 Ⅳ .其他能源
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1.1 化学反应的热效应及体积功
推论：摩尔体积(体积除以物质的量)是什么性质的物理量？
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1.1.3 过程与途径
➢ 系统状态发生任何的变化称为过程
➢ 实现一个过程的具体步骤称途径
思考：过程与途径的区别。
设想如果你要把20 °C的水烧开，要完成“水烧开” 这个过程，你可以有多种具体的“途径”：如可以在水壶 中常压烧；也可以在高压锅中加压烧。