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干式恒温金属浴以及分子间相互作用

发布日期:2020-04-18 18:14  浏览次数:

、电 子运动能、核运动能干式恒温金属浴以及分子间相互作用的势能等,但不包括体系整体运动的动 能和体系整体处于外力场中所具有的势能。   在一定条件下,体系的热力学能和体系中的物质的量成正比,即热力学能具 有加和性,是体系的广度性质。   热力学能是个状态函数,当体系处于一定的状态时,体系的热力学能便具有 一定的数值。但由于人们对微观世界的认识还不够清楚,所以热力学能的绝对 数值尚无法确定。不过这并不影响实际问题的处理,实际运用中只需知道热力 学能的改变量就够用了,无需追究它的绝对值。根据状态函数的性质和热力学 第一定律可知,热力学能的改变量 ΔU只取决于体系的始、终状态,而与其变化 的途径无关,但可通过体系状态变化过程中体系与环境所交换的热和功的值来 计算确定 ΔU的大小。   3.热力学第一定律的数学表达式   根据热力学第一定律,体系的热力学能发生变化时必须与环境交换能量。 在封闭体系中,体系与环境只有能量交换,而没有物质交换。因此,当体系从状 态Ⅰ(热力学能为U)变到状态Ⅱ(热力学能为U)时,体系中热力学能的变化 12 量(ΔU=UU)必定等于体系与环境交换热(Q)功(W)量的总和: 21 ΔU=Q+W(1


9) 这就是热力学第一定律的数学表达式。下面举例说明其应用。   例11 体系始态的能量状态为U1,在经历了下述两个不同的途径后,能量的变化量 ΔU各为多少?它们各自的终态能量U2为多少?这一结果说明了什么?   (1)从环境吸取了480J的热量,又对环境作了270J的功。   (2)向环境放出了60J的热量,而环境则对体系作了270J的功。   解:(1)由题意知,Q=480J,W=270J 所以ΔU=Q+W=480J270J=210J 又因ΔU=U2U1 所以U2=ΔU+U1=210J+U1   (2)由题意知,Q=60J,W=270J  第二节 化学反应中的质量守恒与能量守恒 所以ΔU=Q+W=60J+270J=210J 同样U2=ΔU+U1=210J+U1   体系经历了(1)、(2)两个不同变化途径后,体系的热力学能变化量均为210J,体系的终 态能量U2均抵达(210J+U1)这一相同的能量状态。上述结果表明,


只要体系的始态和终态 相同,尽管经历了不同的变化途径,其热力学能的变化量(ΔU)却总是相同的;反之当体系从 同一始态出发不管经历何种途径,只要变化过程的热力学能变化量相同,则会得到同一个终 态能量。这也体现了状态函数“殊途同归”的特性。 三、化学反应的热效应   热量是化学反应中系统与环境进行能量交换的主要形式。通常把只做体积 功,且始态和终态具有相同温度时,系统吸取或放出的热量叫做化学反应的热效 应,通常称为反应热(heatofreaction)。根据反应条件的不同,反应热可分为恒 容反应热和恒压反应热两种类型。而根据反应性质的不同,反应热又有燃烧热、 生成热、中和热、溶解热、稀释热、气化热等不同的种类。   1.恒容反应热与热力学能变   不少化学反应是在恒容条件下进行的,例如在高压釜中水热合成沸石分子 筛和人工水晶、用弹式量热计测定反应热等。在这类变化中,体系的体积保持不 变(恒容),ΔV=0,故体积功We=pΔV=0;另外根据反应热的定义,过程中只做 体积功,而不做非体积功,故W ′=0。结果,W=We+W ′=0。由热力学第一定律 得到: ΔU=Q+W=Q(110)

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