第二章 化学热力学基础与化学平衡
Chapter 2 The Basis of Chemical Thermodynamics and Chemical Equalibrium
热力学是热和温度的科学,把热力学应用于化学,称为化学热力学。
§2-1 化学热力学的体系与状态
The Systems and States of Chemical Thermodynamics
一、化学热力学的特点和范围:
在研究化学反应时,人们总会思考一些问题:当几种物质放在一起时,a.能否发生反应?b.反应速率多大?c.会发生怎样的能量变化?d.到什么程度时反应达到平衡?e.反应机理如何?
1.化学热力学的范围:
a、c、d 属于化学热力学问题,而b、e属于化学动力学问题。
热力学研究范围为:化学反应方向,限度以及伴随能量的变化
2.特点:
(1) 化学热力学解决化学反应中能量是如何转换的──能量守恒定律,解决上面问题中的c——热力学第一定律。
(2) 化学热力学解决在指定条件下,化学反应朝哪个方向进行以及反应的限度,解决上面问题中的a、d ——热力学第二定律。
这两个定律是人类对含有极大量质点物质长期实践中总结出来的,这两个定律可以用数学式表示,但无法用数学来证明。
3.局限性
对于个别分子、原子的性质,即微观粒子的性质的解决是无能为力的,所以对于被研究对象无需知道过程的微观进程,更不需要物质结构方面的知识。
化学热力学研究问题时没有时间概念,不涉及变化过程的速率问题。
二、体系和环境(System & Surrounding)
1.定义(Definition):在热力学中,被指定为研究的对象称为体系;与体系密切相关的周围部分称为环境。
2.体系的分类(Classification of system)
(1) 敞开体系(opened system):体系与环境之间既有能量交换,又有物质交换。
(2) 封闭体系(closed system):体系与环境之间有能量交换,无物质交换。
(3) 孤立体系(isolated system):体系与环境之间既无能量交换,又无物质交换。
(4) 孤立体系虽然罕见,但也是一种思考问题的方法,因为把体系和环境加起来,就是孤立体系。“宇宙” = 体系 + 环境
为了描述体系所处的状态,我们必须要有特定的一些变数。