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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、组织教学,二、教学内容,3.1.1,热力学函数互相关系,3.1.2,原则态和热力学函数要求值,小结与作业,3.1 热力学函数,第1页,第1页,3.1.1,热力学函数互相关系,1 物质状态,2 能量状态,3 各热力学函数之间关系,4 状态发生改变两类过程,5 化学反应吉布斯自由能,返回,第2页,第2页,1,物质状态,返回,物质特定状态是由一些要求物质状态参变量所决定。,参变量可分为广延参量和内含参量两类：广延参量和物质量相关，如体积、组元摩尔数等，内含参量又称强度参量，它和物质量无关，如温度、压力、摩尔分数等。物质状态由这些参变量决定，并随这些参变量改变而改变，用数学形式表示为：,式中X代表物质状态。,第3页,第3页,2 能量状态,返回,物质状态改变时，其能量状态也发生改变。,在热力学中用内能、焓、熵、亥姆霍兹茨自由能F和吉布斯自由能G五个函数来表示物质能量特性。,状态一定，表示能量状态各热力学函数值也一定。因此，这些热力学函数都是状态函数。,第4页,第4页,H=U+PV G=F+PV H=G+TS F=U+TS,可见，焓与内能之间，吉布斯自由能和亥姆霍兹茨自由能之间，相差为PV，焓与亥姆霍兹茨自由能之间，焓与吉布斯自由能之间，相差为TS。,等压过程，dP=0，,dH=dU+PdV；dG=dF+PdV,等容过程，dV=0,dH=dU+VdP；dG=dF+VdP,dH和dG常应用于等压条件，dU和dF则应用于等容条件。在相应条件下，过程吸取或放出热，可用来量度状态改变时内能或焓改变。,3 各热力学函数之间关系,返回,第5页,第5页,4,状态发生改变两类过程,返回,可逆过程与不可逆过程。,依据热力学第二定律，（3-1）,式（3-1）中档号与不等号并列正好反应了热力学办法特点。等号关系属于可逆过程，不等号关系属于不可逆过程。这也就是说，熵增量确实定值只能用可逆过程来计算。而对不可逆过程，无法求得拟定熵增量，而是仅仅和可逆过程作比较。众所周知，热力学中可逆过程是一个抱负化、无限缓慢改变过程，而实际过程都不是可逆，它们熵增量无法准确计算，只能和可逆过程作比较，不等号就标明比较含义。由于不可逆过程熵增量无法计算，因此只有绝热过程才直接用熵改变判断过程方向（）。,对于等压过程，则要应用吉布斯自由能改变来判断（），即可逆过程 ，自发进行过程 。,第6页,第6页,5 化学反应吉布斯自由能,化学反应吉布斯自由能改变（）是判断反应在恒温、恒压下能否自发进行依据。,对于任意炼钢反应，其吉布斯自由能改变可表示为：,即它等于反应产物与反应物吉布斯自由能差值。,0，反应逆向进行。=0，反应达平衡,。因此，,负值是反应正向进行驱动力,。此负值越大，则该反应正向进行趋势也越大。,化学反应热力学性质，如温度、压力及活度等条件能改变吉布斯自由能改变特性，从而使反应向需求方向进行。,返回,第7页,第7页,3.1.2原则态和热力学函数要求值,1 要求值,2 原则态,3 焓要求值,4 熵要求值,5 热力学第三定律,6 吉布斯自由能要求值,返回,第8页,第8页,1 要求值,将热力学应用于化学过程时，人们选择一个物质状态作为参考态，人为地要求在这一参考态下热力学函数H、S、G等数值；这样就能求出相对于所选参考态所有研究状态热力学函数数值。这样计算所得数值是相对值，而不是绝对值。由于参考态数值是人为地要求，因此这些相对值称为要求值。,返回,第9页,第9页,2 原则态,纯物质原则态要求为：压力为一大气压（,101325Pa,）、任意指定温度并含有抱负气体性质纯气体，或者压力在一大气压（,101325Pa,）下、任意指定温度纯液体或纯固体。,返回,第10页,第10页,3 焓要求值,返回,在化学中，要求稳定纯单质在298.16K标准摩尔焓为零：,由单质生成化合物在298.16K标准摩尔焓就是该化合物生成反应在该温度下热效应。,因为焓含有可加和性，更复杂化学反应热效应能够由反应前后各物质代数和求得。,其它温度下反应热效应可按下式计算：,式中，为反应前后各物质恒压热容代数和。假如在298K和T之间有物质发生相变，在计算时必须把相变热包含在内，而且不同温度区间要选取不同热容表示公式。,第11页,第11页,4 熵要求值,选择凝聚态（液或固态）纯单质在一大气压、T趋近于零原则态为参考态，并要求该熵值为零：,返回,第12页,第12页,5 热力学第三定律,温度趋近绝对零度时，凝聚态物质化学反应值 为零。,由此能够推广到，一切物质，无论单质还是化合物，趋近绝对零度时呈完整晶体状态，其熵值为零。,其它温度下熵值：,返回,第13页,第13页,6 吉布斯自由能要求值,要求吉布斯自由能值等于,吉布斯自由能是状态函数，故能够用类似于求 办法来计算化学反应 。但应指出，在恒温下 才有物理意义，这样算出，只是某一温度下吉布斯自由能改变。,由于 积分式过于复杂，冶金反应 能够相称准确地用线性关系式来表示：,式中A和B是回归产生两个系数。有些人把它们近似看作 和 在较小温度范围内平均值。炼钢惯用反应 A+BT数据主要用试验求得。,返回,第14页,第14页,小结与作业,小结：本此课重点熟悉原则态和热力学函数要求值。,作业：1.什么是原则态？,2.焓与熵值是如何要求？,返回,第15页,第15页,
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