文档介绍：第四章热力学第一定律与热化学
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§ 热力学概论
热力学研究的对象和内容
一. 概论
1. 热力学是物理学的一个分支
共有三条基本定律。第一定律能量转化过程中的数量守恒;第二定律能量转化过程中进行的方向和限度;第三定律低温下物质运动状态,并为各种物质的热力学函数的计算提供科学方法。
热力学就是研究能量相互转换过程中应遵循的规律的科学
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2. 热力学应用于研究化学——化学热力学
把热力学中的基本原理用来研究化学现象及与化学有关的物理现象——化学热力学。
化学变化中的能量的转变,反应的热效应——热力学第一定律的应用。
化学变化的方向和限度——热力学第二定律的应用。
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两个典型例子,说明热力学在化学中的应用
a. 熔炉炼铁:Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2
b. 人造金刚石: C(石墨)→C(金刚石)
由热力学知道P>15000P° 时,才有可能;
今天已实现了这个转变(60000P°,1000℃,催化剂)
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二. 热力学研究方法的特点和局限性
1. 热力学方法的特点
研究大量粒子的宏观体系的宏观性质之间的关系及变化规律;
不考虑微观粒子的微观结构;
不涉及反应的速度和机理。
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热力学只研究体系的始终态
根据始终态的性质而得到可靠的结果;不考虑变化中的细节;不考虑物质内部的结构因素;
不考虑时间因素;
2. 优点和局限性
不能解释变化发生的原因;
只能处理平衡态;
不能解决过程的速率问题。
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热力学基本概念
1. 系统和环境
1)定义:
体系:研究的对象,它包括一部分的物质和空间。
特点:
是宏观体系;
体系要占有空间;
体系是多种多样的,可以是气液固及多个相的体系。
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环境:指体系以外与体系密切相关的部分。
特点:
体系与环境之间有确切的界面;
这种界面可以是真实的,也可以是虚构的;
体系与环境的划分不是固定不变的。
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例
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体系
环境
界面
a
CH3OH
(l)
CH3OH(g)
+空气+冰浴
g-l界面
(真实)
b
CH3OH
(l+g)
空气+冰浴
空气-甲醇气
界面(虚构)
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