2. 状态和状态函数 状态：系统的宏观性质的综合表现。 状态函数：描述系统状态的物理量 (p,V,T)。 特点：①状态一定,状态函数一定。 ② 当系统状态发生变化时，状态函数 的变化值只与始态、终态有关，而 与变化途径无关。
3. 过程和途径
过程：系统从始态到终态发生的一系 列变化。 恒温过程：始态、终态温度相等，并且过 程中始终保持这个温度。T1=T2
0 aA bB yY zZ
0 B B
B
B —物质B的化学计量数，是量纲一的量。
νA= –a， νB= –b， νY=y， νZ=z 。 例如： N2 g 3H2 g 2NH3 g ν (N2) = –1， ν (H2) = –3， ν(NH3)= 2
第二章 化学反应的能量与方向
§2.1 化学反应中的质量关系 §2.2 化学反应中的能量关系 §2.3 熵与熵变
§2.4 Gibbs函数与反应的方向
§2.1 化学反应中的质量关系
2.1.1 化学反应计量式 2.1.2 反应进度
2.1.1 化学反应计量式
aA bB yY zZ —化学反应计量式
吸热反应H 0, 放热反应H 0
3. rUm和rHm
恒压条件下，化学反应： 0 BB
B
反应进度为1mol时，反应的焓变 ——反应的摩尔焓变，记作：rHm 。
H r H m
U 同理，恒容条件下： rU m 体积功为零： W = –pex V
2. 热力学能 热力学能(U)： 系统内所有微观粒子的全部 能量之和，也称内能。 U是状态函数。
U 2 U1 U
热力学能变化只与始态、终态有关，与 变化途径无关。
3. 热力学第一定律 热力学第一定律的实质是能量守恒与 转化定律。
U1 Q U W 2
U2 = U1 + Q + W U2 - U1 = Q + W 对于封闭系统热力学第一定律的数 学表达是为： U Q W
9.0 6.0
2.0 4.0
1 3 N 2 g H 2 g NH 3 g 2 2
t0
5.0
12.0
9.0
0
2.0
(mol)
(mol)
t t1时 4.0

' 1
n N 2
N
2

(4.0 5.0)mol 2.0mol 1/ 2
反应进度必须对应具体的反应方程式。
恒压过程：始态、终态压力相等，并且过 程中始终保持这个压力。p1=p2 恒容过程：始态、终态容积相等，并且过 程中始终保持这个容积。V1=V2
2.2.2 热力学第一定律
1. 热和功 热( Q ) ： 系统与环境之间由于存在温差而传递
的能量。单位：J。
热不是状态函数。 规定：系统放热：Q <0 系统吸热：Q >0
U Qp pexV
U 2 U1 Qp pex V2 V1 U 2 U1 Qp p2V2 p1V1 Qp (U 2 p2V2 ) U1 p1V1
令：U + pV = H ——焓，状态函数 H = H2 – H1 ——焓变 则：Qp = H 即，在恒压且非体积功为零的过程中， 封闭系统从环境吸收的热等于系统焓的增 加。
功( W )：
系统与环境之间除热之外以其他形式传 递的能量 。 规定：系统对环境做功，W<0（失功） 环境对系统做功，W>0（得功） 功不是状态函数
分类：体积功，非体积功
恒压过程体积功的计算： pex
V1
l
W Fex l
pex A l pex V
pex V2 V1
2.2.3 化学反应热
1. 恒容反应热 封闭系统，在恒容过程中，系统和环境 之间交换的热量为恒容反应热。用QV表示。 因为：V = 0，所以：体积功W = 0；
若系统不做非体积功，则： QV = U
即，在恒容且非体积功为零的过程中，封闭
系统从环境吸收的热等于系统热力学能的增
加。
2.恒压反应热与焓变 封闭系统，在恒压过程中，系统和环 境之间交换的热量为恒压反应热。用Qp表 示。若系统不做非体积功，则：
U H pexV
对于无气体参加的反应，W = –pex V=0 U≈H 有气体参加的反应： W =-pex V=-pex (V2-V1) = -(n2-n1)RT= -nRT U=H -nRT 当反应进度为1mol时， rU m r H m - B(g) RT
B
由于 B(g) RT相对很小，
B
通常认为：rUm≈rHm
2.2.4 热化学方程式
表示化学反应及其反应热(标准摩尔焓 变)关系的化学反应方程式。 2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) mol-1 rHm (298.15K) = – 483.64kJ· △
§2.2 化学反应中的能量关系
2.2.1 热力学常用术语和基本概念 2.2.2 热力学第一定律 2.2.3 化学反应热 2.2.4 热化学方程式 2.2.5 化学反应的焓变
2.2.1 热力学常用术语和基本概念
1. 系统和环境 系统：被研究对象。 环境：系统外与其密切相关的部分。 敞开系统：与环境有物质交换也有能量交换。 封闭系统：与环境无物质交换有能量交换。 隔离系统：与环境无物质、能量交换。
2.1.2 反应进度
对于化学反应：0 BB
B
定义：d B dnB
式中：nB—B的物质的量；
1
—反应进度，单位：mol。

nB
B

nB (t ) nB (0)
B
N2 g 3H2 g 2NH3 g
t0时 nB/mol 5.0 12.0 0

0 1
2
t1时 nB/mol 4.0 t2时 nB/mol 3.0
n1 H 2 (9.0 12.0)mol 1 1.0mol H 2 3 n1 NH3 (2.0 0)mol 1 1.0mol NH3 2 2 2.0mol
n1 N 2 (4.0 5.0)mol 1 1.0mol N 2 1