化学热力学基础

这是一篇关于化学热力学基础的思维导图，从热力学的基本概念、热化学、化学反应的方向等方面进行了概述和分析。

化学热力学基础

• 2.1热力学第一定律
  • 2.1.2热力学的基本概念
    • 1.系统与环境
      • 系统：人们选择作为研究对象的物质及其所在空间
      • 环境：系统外与系统密切相关的物质及其所在空间
      • 根据两者的关系给系统分类
        • 敞开系统
          • 与环境有能量和物质交换
        • 封闭系统
          • 没有物质交换，但有能量交换
        • 孤立系统
          • 都不交换
    • 2.系统的性质
      • 系统的热力学温度T、压力p、密度ρ、体积V、热力学能U等宏观物理量
        • 广延性质（容量性质）：数值与系统中的物质数目成正比，有加和性。如体积
          • 两个广延性质之商是强度性质。
        • 强度性质：数值与系统中的物质数目无关，无加和性。如温度
    • 3.状态和状态函数
      • 状态是系统热力学性质的综合表现，系统性质确定后可以确定系统状态，反之同理。
      • 描述系统性质的各种物理量称为状态函数。
        • 1.系统的状态确定，它的每一个状态函数都有唯一确定值，这个特性称为状态函数的单值性。
        • 2.系统状态改变，状态函数也发生改变。状态函数只与起始状态（始态）和最终状态（终态）决定，与变化的具体途径无关。
    • 4.过程和途径
      • 系统的状态会因环境的变化而发生改变，从始态到终态，则称系统经历了一个热力学过程，简称过程。
    • 5.热和功
      • 热和功都是能量传递的形式
        • 热（Q）
        • 功（W)
          • 体积功：因系统体积2变化而与环境交换的功
            • 计算公式：dW=-f外dl=-p0A（s）dl=-p0dV
            • <A（s）横截面 dl移动距离>
            • 热与功与过程和实施途径都有关
          • 非体积功：除体积功的所有功
    • 6.热力学能
      • 也成为内能，指系统内部各种形式的能量的总和，用U代表。是体系的状态函数，有加和性（广延性质）。一个确定的系统只有一个热力学能值。
        • ps：加和性（英文名addition），是指一个复合体能够通过把原来分离的要素集合拢来的办法一步一步的建立起来。
  • 2.1.2热力学第一定律的表述
    • 热力学第一定律是能量守恒定律在热力学体系中的具体体现
    • 能力守恒定律：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，可以从一种形式转化为另一种形式，在转化过程中总能量不变
    • 热力学第一定律的表述：系统的状态发生变化时，若系统与外界没有物质交换，系统从环境中吸收的热为Q,环境对系统做的功为W，根据能量守恒定律，系统的热力学能变化为
      • ΔU=U2-U1=Q+W
        • 若系统状态发生无限小的变化时
          • dU=δQ+δW
• 2.3化学反应的方向
• 2.2热化学
  • 2.21化学反应的热效应
    • 定义：当生成物与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。
      • 恒容下的反应热（ΔV=0）
        • 在非体积功为零时，恒容反应热等于系统热力学能的增量。ΔU=Qv（恒容反应热）
      • 恒压下的反应热（Δp=0）
        • 在非体积功为零的恒压过程中，系统的反应热等于焓的改变量。ΔH=QP(恒压反应热）
      • Qp与Qv的关系
        • Qp=Qv+pΔV=Qv+ΔnRT
  • 2.22赫斯定律
    • 化学计量数和反应进度
      • 各物质的浓度与该物质的化学计量数的乘积的代数和为零。
    • 热化学方程式
      • 研究化学反应过程中热效应的学科为热化学，表示化学反应与反应热之间关系的方程式称为热化学方程式
    • 赫斯定律的表述
      • 化学反应的热效应只与反应过程的始态和终态有关,与中间步骤无关
  • 2.23生成热
    • • 热力学标准态
      • 指在100kPa的压力(标准压力)下和某一指定温度下纯物质的物理状态(液态或某种形式的固态)，用右上角θ表示。亦称热力学标准状态， 简称标准态。
        • 注意：标准态无温度限定，这要与标准状况区分开来。
    • 生成热的定义
      • 处于标准态地点各种元素的指定单质生成标准态的1mol某纯物质的热效应称为该温度下该物质的标准摩尔生成热（焓），简称标准生成热（焓），用符号ΔfHΘm（T)表示。
        • 在某温度的标准态下，指定最稳定单质的标准摩尔生成焓为零。
    • 标准生成热的应用
      • 对于Σ（B）V(B)B=0的化学反应，反应在温度T的条件下的标准摩尔反应焓变等于反应物与生成物的标准摩尔生成焓与相应化学计量数乘积的代数和
  • 2.24燃烧热
    • 1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热，单位为kJ/mol。
  • 2.25从键能估算反应热
    • 断开反应物旧键要吸收热量，生成新键需要放出热量，二者之差反应热。（断键-成键）