(同濟(jì)大學(xué)普通化學(xué))1.1第一章(第一節(jié))

1、第一節(jié)基 本 概 念11、一些基本術(shù)語一、體系、環(huán)境體系：劃分出來的被研究的物質(zhì)系統(tǒng)、對(duì)象。環(huán)境：除體系以外的其他所有部分。 例如：溶液反應(yīng)， 海洋、地球2體系的劃分： 根據(jù)體系與環(huán)境間的關(guān)系可將體系分為三大類： 分類 物質(zhì)交換 能量交換 敞開體系 有 有 封閉體系 無 有 孤立體系 無 無3敞開體系 封閉體系 孤立體系4二、體系的性質(zhì) 在熱力學(xué)體系中，溫度、壓力、體積、密度等宏觀性質(zhì)稱作體系的熱力學(xué)性質(zhì)（thermodynamic property of system），簡稱為體系的性質(zhì)。按其特征可將體系的性質(zhì)分為兩種類型： 1廣度性質(zhì)（extensive property）：量值與體系中物

2、質(zhì)的數(shù)量成正比，所以又稱容量性質(zhì)。比如物質(zhì)的體積、質(zhì)量、熱容量以及隨后將介紹的熱力學(xué)能和焓等都是廣度性質(zhì)。廣度性質(zhì)具有加和性。 2強(qiáng)度性質(zhì)（intensive property）：量值取決于體系的自身特性，與體系中物質(zhì)的數(shù)量無關(guān)，不具有加和性。比如溫度、壓力、濃度、密度、粘度等即都是體系的強(qiáng)度性質(zhì)。5三、狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 狀態(tài)：體系的基本性質(zhì)的集合 狀態(tài)函數(shù)：表征和確定體系狀態(tài)的宏觀性質(zhì)，例如：溫度、壓力、體積、密度、能量、形態(tài)等，還有后面將要介紹的熱力學(xué)函數(shù)：U、H、G、S等。 狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)：“狀態(tài)一定值一定、殊途同歸變化等、周而復(fù)始變化零?！?并非所有的狀態(tài)函數(shù)都是獨(dú)立的，有些是相互關(guān)聯(lián)、

3、相互制約的。 例如：P、V、T、n四個(gè)只有三個(gè)是獨(dú)立的。6四、過程與途徑 過程：體系從始態(tài)到終態(tài)變化的經(jīng)過。 途徑：完成這一變化經(jīng)過的具體步驟、路線。 過程可分為：恒溫過程、恒壓過程、恒容過程、絕熱過程等。7101.325 kPa278 K80 kPa278 K80 kPa328 K101.328kPa328 K101.325 kPa298 K101.325 kPa278 K恒壓過程恒溫恒壓恒壓恒壓恒壓恒溫8五、熱和功 當(dāng)體系的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，體系與環(huán)境之間必然伴隨著能量的交換，其交換形式可概括為“熱”和“功”兩種。 體系與環(huán)境之間因溫度的不同而交換或傳遞的能量稱為熱（heat）。熱的常用符號(hào)

4、為Q。 除了熱以外的一切交換或傳遞的能量都稱為功（work）。功的常用符號(hào)為W。 熱和功的單位都采用J或kJ。9 * 注意它們的正負(fù)號(hào)： 通常是站在體系的立場來規(guī)定的： 體系從環(huán)境吸熱 （獲得能量），Q為正值； 體系向環(huán)境放熱（損失能量）， Q為負(fù)值。 環(huán)境對(duì)體系作功（獲得能量），W為正值; 體系對(duì)環(huán)境作功（損失能量），W為負(fù)值 。 對(duì)于功（W）的正負(fù)符號(hào)規(guī)定，有的書刊與此相反。 10*功有不同的形式： 熱力學(xué)中涉及最多的功是體系因體積變化而與環(huán)境交換的體積功（亦稱膨脹功），用We表示； 體積功以外的其它功（如電功、表面功等）都稱為非體積功（亦稱非膨脹功，或有用功），用W表示。*熱和功不是狀態(tài)

5、函數(shù)： 體系只有在狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)才能與環(huán)境發(fā)生能量交換，所以熱和功不是體系的狀態(tài)函數(shù)。體系發(fā)生變化時(shí)吸收（或放出）多少熱、得到（或給出）多少功，其數(shù)量不僅與變化的始終狀態(tài)有關(guān)，還與變化所經(jīng)歷的途徑有關(guān)。對(duì)于相同的始態(tài)與相同的終態(tài)間的同一變化過程，若經(jīng)歷的途徑不同，熱和功的值就不同。因此，在計(jì)算某一變化過程中體系放出或得到的功或熱時(shí)，不能僅看過程的始終狀態(tài)，而必須根據(jù)變化所經(jīng)歷的途徑來進(jìn)行。這一點(diǎn)與狀態(tài)函數(shù)明顯不同。11六、相與界面 體系中物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全相同的部分稱為相（phase）。將相與相分隔開來的部分稱為相界面（簡稱為界面,interface）。 相與相之間在指定的條件下具有明確的

6、界面，在界面兩邊體系的性質(zhì)會(huì)有突躍變化。處于界面上的原子或分子的受力情況與相內(nèi)部的不同，往往存在剩余引力，具有界面能。一般來說，體系中存在的界面越多，能量就會(huì)越高，體系也會(huì)越不穩(wěn)定。鐵粉和硫磺粉汽水冰油水汽12*對(duì)于相這個(gè)概念，要注意如下幾點(diǎn)： (1) 不論有多少種氣體組分都只有一個(gè)相（即氣相）。這種只有一個(gè)相的體系稱為單相體系或均勻體系。 (2) 除固溶體（固體溶液）外，每一種固態(tài)物質(zhì)即為一個(gè)相，體系中有多少種固態(tài)物質(zhì)即有多少相。含有兩個(gè)或多個(gè)相的體系稱為多相體系或非均勻體系。 (3) 液態(tài)物質(zhì)視其互溶程度通?？梢允且幌啵ɡ缢c酒精的混合物）、兩相（例如水和油的混合物）、甚至三相共存（例如

7、水、油和汞的混合物）。 (4) 單相體系中不一定只有一種組分物質(zhì)（例如氣體混合物即由多種物質(zhì)所組成）；同一種物質(zhì)也可因聚集狀態(tài)的不同而形成多相體系（例如水、水蒸氣和冰三相共存）；聚集狀態(tài)相同的物質(zhì)在一起也不一定就是單相體系（例如油水分層的液態(tài)體系有兩相）。13七、理想氣體狀態(tài)方程與分壓定律 1理想氣體狀態(tài)方程 理想氣體的溫度（T）、壓力（p）、體積(V)和物質(zhì)的量（n）之間, 具有如下的方程式關(guān)系： pV = nRT 在SI制中，p的單位是Pa，V的單位是m，T的單位是K，n的單位是mol，摩爾氣體常數(shù)R的單位及數(shù)值為: 142理想氣體分子的特征 嚴(yán)格遵守理想氣體狀態(tài)方程的氣體稱為理想氣體。

8、*理想氣體分子間的作用力忽略不計(jì)； *理想氣體分子本身占有的體積忽略不計(jì)。 嚴(yán)格意義上的理想氣體實(shí)際上是不存在的。但對(duì)實(shí)際氣體來說，只要溫度不是太低，壓力不是太高，都可以近似用理想氣體狀態(tài)方程作有關(guān)p、V、T、n 的計(jì)算。153、氣體的分壓定律 * 什么叫分壓力pi ？ 某一組分氣體對(duì)器壁產(chǎn)生的（施加的）壓力叫該組分氣體的分壓力 pi。等于該氣體單獨(dú)占有該容器時(shí)產(chǎn)生的壓力。16* 分壓力與總壓力的關(guān)系假如容器中有A、B、C。等多種氣體，則： P = pA + pB + pC + =pI = nRT/V (總壓力等于分壓力之和) pA = xA P, pB = xB P, pi = xi P (其中：xi = ni/ n總稱作摩爾分?jǐn)?shù))172、化學(xué)熱力學(xué)概論1）、什么是化學(xué)熱力學(xué)2）、熱力學(xué)方法的特點(diǎn)3）、研究化學(xué)熱力學(xué)的意義181）什么是化學(xué)熱力學(xué)熱力學(xué)：是研究熱和其他形式能量間的轉(zhuǎn)換規(guī)律的科學(xué)?；瘜W(xué)熱力學(xué)：運(yùn)用熱力學(xué)的基本原理來研究化學(xué)現(xiàn)象以及與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的物理現(xiàn)象的一門科學(xué)。包括化學(xué)變化與能量傳遞、能量交換間的關(guān)系，化學(xué)變化發(fā)生的方向等。192）熱力學(xué)方法的特點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的歸納和演繹，不考慮證實(shí)。