文档介绍：第二炮兵工程学院
大学化学课件
503教研室
第三章化学反应与能源
主要内容包括:
※化学热力学:主要研究热力学的基本概念,讨论化学反应的方向和限度,研究反应的可能性;
※化学动力学:研究反应速率和反应的具体步骤(即反应机理或历程),研究反应的可实现性;
※电化学:是化学热力学、动力学和统计力学的具体应用;
第二炮兵工程学院
大学化学课件
503教研室
本章重点讨论:
四个热力学状态函数:
U (△U)、H(△H)、G (△G)、 S (△S)
两个过程变量:Q 、W
第二炮兵工程学院
大学化学课件
503教研室
第八讲
热化学与能源转化
第二炮兵工程学院
大学化学课件
503教研室
★热力学——研究热和机械功互相转化问题而产生和发展的一门科学,主要基础是热力学第一、第二定律,是人类长期实践经验的总结,有牢固的实验基础
化学热力学——用热力学的基本原理研究化学现象以及与化学有关的物理现象的科学。
热力学
经典热力学
统计热力学
物理热力学
工程热力学
化学热力学
第二炮兵工程学院
大学化学课件
503教研室
化学热力学研究内容包括两个方面:
利用热力学第一定律来计算相变和化学反应热效应等能量转化问题——热化学;
利用热力学第二定律解决反应及相变过程的方向和限度问题;
热力学第三定律主要解决物质的绝对熵问题,对化学平衡的计算有很大意义,不作要求。
第二炮兵工程学院
大学化学课件
503教研室
◆问题:出口气体中含有22%~28%CO?
◆以前认为是CO与铁矿石接触时间不够。
◆解决办法:加高炉身、升高炉温。
◆结果:出口气体中CO含量并未明显减少。
◆热力学计算表明,此反应不能进行到底。
高炉炼铁Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+CO2(g)
第二炮兵工程学院
大学化学课件
503教研室
合成氨的反应
N2 (g)+ 3H2 (g) = NH3 (g)
☆目前的反应条件:高温、高压。
☆根据热力学计算,该反应可以在常温、常压下进行。
☆解决办法:研究有效的催化剂及最佳途径。
第二炮兵工程学院
大学化学课件
503教研室
※热力学方法:也叫宏观方法,它以大量质点所构成的体系为研究对象,从经验所得的热力学三大定律出发,严密推理,无需知道变化的中间过程和细节,这种方法简单,结论可靠,应用广泛;
※统计力学方法:从微观粒子的运动规律,通过统计的方法来推断体系宏观性质的方法,这种方法较为深刻,把微观性质和宏观性质联系起来了,只是计算复杂,很难实现;
※量子力学方法:主要用来研究物质结构和化学键等问题。
研究方法
第二炮兵工程学院
大学化学课件
503教研室
★不考虑物质的微观结构和反应机理。
★不涉及反应速率问题。只解决反应的可能性问题,不能解决反应的现实性问题。
这里采用热力学研究方法,因此有以下特点:
第二炮兵工程学院
大学化学课件
503教研室
the first law of thermodynamics
一、热力学定义定律(热力学的变化)
热力学第一定律的两个重要的实践基础:
第一类永动机的失败
焦耳热功当量实验的成功
自然界一切物体都具有能量,能量有各种不同的形式,它可以从一种形式转化为另一种形式,从一个物体传递给另一个物体,但在转化和传递过程中能量的数量不变。