《厦大物理化学习题》课件.ppt

******热力学第一定律热力学第一定律是描述能量在各种形式间转换的基本规律。它阐明了内能与热量、功之间的关系,为热机、化学反应等过程的研究奠定了基础。热力学第一定律的表述能量守恒热力学第一定律表述能量不能被创造或破坏，只能转换形式。热、功和内能之间存在确定的关系。系统边界系统和环境之间进行能量交换,热量和功都是能量的形式。根据系统的不同选择,可以确定内能的变化。状态函数内能是状态函数,其变化只取决于初末状态,与中间过程无关。热量和功则是路径函数,与过程有关。内能及其测定1内能定义内能是物质系统中各种形式的能量的总和,包括分子内能和分子间相互作用的能量。2内能测定方法可以通过热量测定法或压缩膨胀功测定法来确定系统内能的变化。3热量测定法利用热量计测量反应过程中释放或吸收的热量,从而计算内能变化。4压缩膨胀功测定法测定系统在等压过程中进行的压缩或膨胀功,从而计算内能变化。焓及其测定热量测量利用具有已知热容量的热量计,测量反应前后温度变化,从而计算出反应焓变。热量计常见的热量计包括氧弹热量计、等压热量计和飞利浦热量计等,可精确测量焓变。焓的概念焓H是内能U和体积-压力积PV之和,表示一个系统在恒压下进行某一过程所放出或吸收的热量。热力学第二定律第二定律描述了自然界一些基本规律,如热不能自发从冷物转移至热物、热机的效率存在上限等。了解这些规律对正确认识自然界的演化过程和指导我们的工程实践具有重要意义。热力学第二定律的表述熵增大原理热力学第二定律表明,自发过程中系统的熵总是增大的,这是自然界中普遍存在的规律。卡诺循环效率卡诺循环是一个理想的热机循环,其效率是所有热机中最高的,受热力学第二定律的制约。自发和非自发过程热力学第二定律还规定了自发过程和非自发过程的判据,为理解自然界的变化提供了依据。熵及其计算1熵的概念熵是一个描述物质无序程度的热力学量。它反映了系统中无序的程度。2熵的计算可以根据体系的微观状态来计算熵值，微观状态越分散,熵值越大。3熵变的物理意义熵增加代表系统无序程度增加,更接近于平衡态。熵减少则代表系统有序程度增加。4熵的应用熵概念广泛应用于物理化学、信息论、经济学等领域,是理解自然界的重要概念。Gibbs自由能和Helmholtz自由能Gibbs自由能Gibbs自由能是热力学势函数之一,反映了体系能够做功的最大能力。它结合了系统内部能量变化和体系膨胀或压缩所需的功。Helmholtz自由能Helmholtz自由能代表了体系在恒定体积下能够做的最大可逆功。它描述了系统内部能量变化与温度、体积变化之间的关系。应用与差异Gibbs自由能常用于描述恒压过程,Helmholtz自由能更适用于恒容过程。二者均可揭示反应的自发性和方向。化学平衡化学平衡是化学反应中达到稳定状态的关键环节。通过理解平衡条件和影响平衡的因素,我们可以更好地预测和控制化学反应的进程。本章将深入探讨化学平衡的基本概念和应用。平衡常数定义平衡常数是指化学反应达到平衡时，反应物浓度与生成物浓度的比值。它标示了反应的偏向程度，反映了反应的倾向性。计算通过测定反应产物的浓度并除以反应物浓度，可以计算出某化学反应的平衡常数。影响因素平衡常数受温度、压力等条件的影响。改变这些条件可以改变反应的平衡状态。应用平衡常数可用于预测反应物和生成物的浓度关系，从而指导化学反应的进程。Gibbs自由能与平衡常数自由能与化学反应Gibbs自由能代表了一个化学反应过程的最大可用工作,它决定了反应的自发性和反应的平衡状态。平衡常数与自由能关系平衡常数是通过Gibbs自由能变化来计算的,这种关系体现了自由能与化学平衡的内在联系。应用Gibbs自由能利用Gibbs自由能变化可以预测反应的自发方向,并计算出平衡状态下的各物质浓度。LeChatelier原理化学平衡系统当化学平衡系统受到外界条件变化时,系统将发生相应的变化以尽量降低或消除这一变化的影响,使平衡重新建立。这就是LeChatelier原理。LeChatelier原理示意图LeChatelier原理可用于预测化学平衡系统对外界条件变化的响应,如浓度、温度、压力等的变化。LeChatelier原理应用该原理在化学生产、环境保护等领域有广泛应用,可用于优化反应条件,提高产品收率,降低能源消耗。第五章电化学探讨电化学原理和应用,包括电池反应、电位测定、浓差电池等内容,为学习化学平衡和动力学打下基础。电池反应和电位电化学电池电化学电池由两个半电池组成,每个半电池由金属电极和电解质溶液组成。当两个半电池连接时会产生电位差,形成电流电路。氧化