文档介绍：【竞赛要求】热力学能(内能)、焓、热容、自由能和熵的概念。生成焓、生成自由能、标准熵及有关计算。自由能变化与反应的方向性。吉布斯-亥姆霍兹方程极其应用。范特霍夫标准熵及其应用。热化学循环。【知识梳理】一、基本概念1、体系和环境体系:我们研究的对象,称为体系。环境:体系以外的其它部分,称为环境。例如:我们研究杯子中的H2O,则H2O是体系,水面上的空气,杯子皆为环境。当然,桌子、房屋、地球、太阳也皆为环境。但我们着眼于和体系密切相关的环境,即为空气和杯子等。又如:若以N2和O2混合气体中的O2作为体系,则N2是环境,容器也是环境。按照体系和环境之间的物质、能量的交换关系,将体系分为三类:(1)敞开体系:既有物质交换,也有能量交换。(2)封闭体系:无物质交换,有能量交换。(3)孤立体系:既无物质交换,也无能量交换。例如:一个敞开瓶口,盛满热水的瓶子,水为体系,则是敞开体系;若加上一个盖子,则成为封闭体系;若将瓶子换成杜瓦瓶(保温瓶),则变成孤立体系。热力学上研究得多的是封闭体系。2、状态和状态函数状态:由一系列表征体系性质的物理量所确定下来的体系的一种存在形式,称为体系的状态。状态函数:确定体系状态的物理量,是状态函数。例:某理想气体体系n=1mol,p=×105Pa,V=,T=273K这就是一种存在状态(我们称其处于一种标准状态)。是由n,p,V,T所确定下来的体系的一种状态,因而n,p,V,T都是体系的状态函数。状态一定,则体系的状态函数一定。体系的一个或几个状态函数发生了变化,则体系的状态也要发生变化。始态和终态:体系变化前的状态为始态;变化后的状态为终态。状态函数的改变量:状态变化始态和终态一经确定,则状态函数的改变量是一定的。例如:温度的改变量用△T表示,则△T=T-T 同样理解△n,△p,△V等的意义。3、过程和途径过程:体系的状态发生变化,从始态到终态,我们说经历了一个热力学过程。简称过程。若体系在恒温条件下发生了状态变化,我们说体系的变化为“恒温过程”,同样理解“恒压过程”、“恒容过程”。若体系变化时和环境之间无热量交换,则称为之“绝热过程”。途径:完成一个热力学过程,可以采取不同的方式。我们把每种具体的方式,称为一种途径。过程着重于始态和终态;而途径着重于具体方式。例如:某理想气体,经历一个恒温过程:p=1×105PaV=2dm3p=2×105PaV=1dm3恒温过程可以有许多不同的途径:×105Pa4dm32×105Pa1dm31×105Pa2dm34×,取决于始终态,无论途径如何不同。如上述过程的两种途径中:△p=p-p=2×105Pa-1×105Pa=1×105Pa△V=V-V=1dm3-2dm3=-1dm34、体积功化学反应过程中,经常发生体积变化。体系反抗外压改变体积,产生体积功。设:在一截面积为S的圆柱形筒内发生化学反应,体系反抗外压p膨胀,活塞从I位移动到II位。这种W=p·△V称为体积功,以W表示。若体积变化△V=0,则W=0我们研究的体系与过程,若不加以特别说明,可以认为只做体积功。即:W=W5、热力学能(内能)体系内部所有能量之和,包括分子原子的动能,势能,核能,电子的动能……,以及一些尚未研究的能量,热力学上用符号U表示。虽然体系的内能