(二)内能 热力学能(thermodynamic energy)又称内能 internal energy 内能是系统内部一切能量形式的总和,常用符号 “”表示。 内能是状态函数,它的变化值只取决于体系的始态和 终态,与变化的途径无关
(二)内能 热力学能(thermodynamic energy)又称内能 (internal energy)。 内能是系统内部一切能量形式的总和,常用符号 “U”表示。 内能是状态函数,它的变化值只取决于体系的始态和 终态,与变化的途径无关
(三)热力学第一定律 热力学第一定律(the first law of thermodynamics) 就是能量守恒与转化定律。 对于封闭体系,体系和环境之间只有热和功的交换。当体 系发生了状态变化,若变化过程中从环境吸收热量为Q,环境 对系统作功为W,按照能量守恒定律,系统的内能变化为: △U=Q+W(热力学第一定律的数学表达式) 例2-1某过程中,体系吸热100J,对环境做功20J。求体系的内 能改变量。 解 由第一定律表达式 △U=Q+W=100+(-20)=80(J) 体系的内能增加了80J
(三)热力学第一定律 热力学第一定律(the first law of thermodynamics) 就是能量守恒与转化定律。 对于封闭体系,体系和环境之间只有热和功的交换。当体 系发生了状态变化,若变化过程中从环境吸收热量为Q,环境 对系统作功为W,按照能量守恒定律,系统的内能变化为: ΔU = Q + W(热力学第一定律的数学表达式) 例2-1 某过程中,体系吸热 100 J,对环境做功 20 J。求体系的内 能改变量。 解 由第一定律表达式 U = Q + W = 100+(-20)= 80 ( J ) 体系的内能增加了 80 J
§2.2化学反应的热效应 等容反应热和等压反应热 在等压或等容而且体系只反抗外压做体积功的条件下, 化学反应的热效应为当生成物和反应物的温度相同时, 化学反应过程中吸收或放出的热量。简称反应热。 等容条件下发生的反应,按照热力学第一定律: AU =Qy+W=Qv +P △V 式中:Qv表示等容反应热。由于△V=0, 所以,Qv=△U。 等压条件下发生的反应,按热力学第一定律: AU U2-U1 Qp+W 式中:Qp表示等压反应热
一、等容反应热和等压反应热 等容条件下发生的反应,按照热力学第一定律: ΔU = Qv + W = Qv + P ΔV 式中: Qv表示等容反应热。由于ΔV = 0, 所以, Qv = ΔU。 等压条件下发生的反应,按热力学第一定律: ΔU = U2–U1 = Qp+ W §2.2 化学反应的热效应 在等压或等容而且体系只反抗外压做体积功的条件下, 化学反应的热效应为当生成物和反应物的温度相同时, 化学反应过程中吸收或放出的热量。简称反应热。 式中: Qp表示等压反应热
如系统膨胀对外作功,则功为负值,W=一P外△V,所以上式改写为: U2-U1=Qp-P外△V=Qp-P外(V2-V1) 或Q,=U+P外△V 又因是等压过程,P1=P2=P外,可得: (U2+P2V2)-(U1+P1V1)=Qp 令: H def U+PV 则:△H=H2-H=Qp U、P、V都是状态函数,其组合(U+PV)也是状态函 数热力学中将这一状态函数称为焓(enthalpy),用符号 “H”表示,具有广度性质(具可加性)
如系统膨胀对外作功,则功为负值,W = – P外ΔV ,所以上式改写为: 或 Qp =ΔU+ P外ΔV 又因是等压过程,P1= P2 = P外,可得: ( U2+ P2 V2)–(U1 + P1 V1) = Qp 令: H U+ PV def 则: ΔH = H2 – H1 = Qp U、P、V都是状态函数,其组合(U+ PV)也是状态函 数热力学中将这一状态函数称为焓(enthalpy),用符号 “H”表示,具有广度性质(具可加性)。 U2–U1 = Qp – P外ΔV= Qp – P外(V2–V1)
大多数化学反应都是在等压、不作非体积功的条件下进行 的,其化学反应的热效应Q。=△H。 若体系△H>0,则Qp>0,反应吸热; 相反若体系△H<0,则Qp<O,反应放热。 对于化学反应来说,若为吸热反应,则∑H生成物>∑H反应物 相反若为放热反应,则∑H生成物<∑H反应物
大多数化学反应都是在等压、不作非体积功的条件下进行 的,其化学反应的热效应Qp =ΔH。 若体系ΔH>0,则Qp >0,反应吸热; 相反若体系ΔH<0,则Qp < 0,反应放热。 对于化学反应来说,若为吸热反应,则∑H生成物> ∑H反应物 相反若为放热反应,则∑H生成物< ∑H反应物