第3章热力学第二定律与化学反应的方向和限度研究.ppt

第三章 热力学第二定律和化学反应的方向和限度 第3章 热力学第二定律目录 3.1 过程的方向性、 热力学第二定律 3.1.1 自发过程的不可逆性 自发过程是热力学不可逆过程 3.1.2 热力学第二定律 3.1.2 热力学第二定律 3.1.2 热力学第二定律 3.2 熵(用统计的方式引入) 3.2.1热力学第二定律的统计解释 系统的微观状态数 最可几分布（均匀分布） 不可逆过程都是向混乱度增加的方向进行 3.2.2 熵 粒子在体积V的容器中出现的几率 粒子在体积V的容器中出现的几率 设理想气体从始态（p1，V1，T ）等温可逆膨胀到终态（p2，V2，T ）： 若不是恒温可逆过程，可以把过程划分成无限多个无限小的恒温可逆过程，则每一个小恒温可逆过程的熵变为： 3.2.3 克劳修斯不等式与熵增原理 熵增原理 熵增原理 3.2.4 熵判据 对非孤立系统，可以把系统及环境合在一起看作是一个大的孤立系统。 3.2 熵(用卡诺循环的方式引入) 3.2.1 熵 将任意热机与卡诺热机组成一个联合机组，用任意热机来带动卡诺热机 低温热源失去热量是： 卡诺定理的推论 卡诺定理的推论 3.2.1.2 熵 3.2.1.2 熵 若沿封闭曲线的环积分为零， 熵变是可逆过程的热温商，熵是广度性质，其单位为 J·K-1 3.2.2　克劳修斯不等式与熵增原理 由卡诺定理知道 3.2.2.1 克劳修斯不等式 克劳修斯不等式(热力学第二定律的表达式 ) 3.2.2.2 熵增原理 一个孤立系统的熵永不减少 3.2.3 熵判据 对非孤立系统，可以把系统及环境合在一起看作是一个大的孤立系统。 3.2.4 热力学第二定律的统计解释 3.2.4 热力学第二定律的统计解释 3.2.4 热力学第二定律的统计解释 最可几分布（均匀分布） 不可逆过程都是向混乱度增加的方向进行 熵的统计意义 3.3 熵变的计算 熵变计算的基本公式 3.3.1 简单状态变化 2. 等压或等容的变温过程 3. p V T都改变的过程 以上三式适用于理想气体 p、V、T变化(可逆或不可逆过程)的熵变计算。对于实际气体，当压力不太大时，这些公式也可以近似使用。 凝聚态(液态、固态)物质熵变 3.3.2 相变化 3.3.3 化学变化 3.4 热力学第三定律和规定熵 3.4.1 热力学第三定律 3.4.2 规定熵和标准摩尔熵 标准摩尔熵的一些规律 标准摩尔熵的一些规律 3.4.3 标准摩尔反应熵 任意温度T 时化学反应的标准摩尔熵变 例：求下列反应323.15K时反应熵 323.15K时反应熵为： 3.5 亥姆霍兹函数 和吉布斯函数 为什么要定义新函数 3.5.1 亥姆霍兹函数A 3.5.1 亥姆霍兹函数A 最大功原理 3.5.2 亥姆霍兹函数判据 3.5.3 吉布斯函数G 3.5.3 吉布斯函数G 3.5.3 吉布斯函数G 3.5.4 吉布斯函数判据 3.5.5 DA 和DG 的计算 2. 相变过程DA 和DG 的计算 3.6 热力学基本方程 3.6.1 热力学基本方程 3.6.1 热力学基本方程 3.6.1 热力学基本方程 3.6.1 热力学基本方程 热力学基本微分方程的适用条件 有非体积功时封闭系统的热力学微分方程 3.6.2 DG与温度的关系 吉布斯—亥姆霍兹方程 例3.11 反应 3.6.3 压力与DG 的关系 压力对理想气体G的影响 压力对凝聚态G的影响 压力对DrG的影响 例3.12 反应 3.7 化学势 3.7.1 偏摩尔量 定义偏摩尔量 纯物质的偏摩尔量就是摩尔量 偏摩尔量的物理意义 偏摩尔量的物理意义 偏摩尔量的讨论 3.7.2 化学势的定义 均相系统的热力学基本公式 均相系统的热力学基本公式 均相系统的热力学基本公式 用类似的方法可得到均相系统的四个热力学基本公式 3.7.3 化学势判据 3.7.3.1 相平衡条件 用化学势判别物质流动方向 3.7.3.2 化学平衡条件 3.7.3.2化学平衡条件 化学平衡的判据 3.7.4　气体的化学势 3.7.4.2 理想气体混合物中任一组分的化学势 3.7.4.3 实际气体的化学势及逸度 实际气体的标准状态 3.7.5 溶液中各组分的化学势 3.7.5.1 理想稀薄溶液中溶剂的化学势 3.7.5.2 理想稀薄溶液中溶质的化学势 3.7.5.2 理想稀薄溶液中溶质的化学势 3.7.5.2 理想稀薄溶液中溶质的化学势 理想稀薄溶液中溶质的化学势的几种表示 理想稀薄溶液中溶质的化学势的几种表示 理想稀薄溶液中溶质的化学势的几种表示 理想稀薄溶液中溶质的化学势的几种表示 3.7.5.3 理想溶液中任一组分的化学势 3.7.5