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熱力學(xué)


三水錳礦 / 2021-10-04

     熱力學(xué)(thermodynamics)是從宏觀角度研究物質(zhì)的熱運動性質(zhì)及其規(guī)律的學(xué)科。屬于物理學(xué)的分支,它與統(tǒng)計物理學(xué)分別構(gòu)成了熱學(xué)理論的宏觀和微觀兩個方面。

     熱力學(xué)主要是從能量轉(zhuǎn)化的觀點來研究物質(zhì)的熱性質(zhì) ,它提示了能量從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式時遵從的宏觀規(guī)律,總結(jié)了    物質(zhì)的宏觀現(xiàn)象而得到的熱學(xué)理論。熱力學(xué)并不追究由大量微觀粒子組成的物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),而只關(guān)心系統(tǒng)在整體上表現(xiàn)出來的熱現(xiàn)象及其變化發(fā)展所必須遵循的基本規(guī)律。它滿足于用少數(shù)幾個能直接感受和可觀測的宏觀狀態(tài)量諸如溫度、壓強、體積、濃度等描述和確定系統(tǒng)所處的狀態(tài)。通過對實踐中熱現(xiàn)象的大量觀測和實驗發(fā)現(xiàn),宏觀狀態(tài)量之間是有聯(lián)系的,它們的變化是互相制約的。制約關(guān)系除與物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)外,還必須遵循一些對任何物質(zhì)都適用的基本的熱學(xué)規(guī)律,如熱力學(xué)第零定律、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律和熱力學(xué)第三定律 等。熱力學(xué)以上列從實驗觀測得到的基本定律為基礎(chǔ)和出發(fā)點,應(yīng)用數(shù)學(xué)方法,通過邏輯演繹,得出有關(guān)物質(zhì)各種宏觀性質(zhì)之間的關(guān)系和宏觀物理過程進行的方向和限度,故它屬于唯象理論,由它引出的結(jié)論具有高度的可靠性和普遍性。
1焓變△H(反應(yīng)熱)即反應(yīng)物與生成物之間焓的差值,單位為kj/mol
△H>0則反應(yīng)為吸熱反應(yīng),△H<0則反應(yīng)為放熱反應(yīng)
因此反應(yīng)的焓變又用于判斷反應(yīng)的性質(zhì)
2焓變的大小與過程無關(guān),也就是催化與不催化對于焓變大小并沒有什么影響,有影響的是活化能Ea的大小(活化能又被稱為能壘,是指反應(yīng)中初始能量與能量最高點的差值)
3熱化學(xué)方程式的書寫,在熱力學(xué)中熱化學(xué)方程是最重要的工具,書寫的重點是注意配平(但是隨著配平的倍速改變,焓變也是會改變噠,比如一開始配的系數(shù)全是1,后面全部變成2,反應(yīng)本身前后守恒所以可以成立,但是焓變也要×2喲)
熱化學(xué)方程式中物質(zhì)是要寫出具體狀態(tài)的,l表示液體,s表示固體,g表示氣體,aq表示溶液,因為反應(yīng)物狀態(tài)不同焓變是肯定不同的,這里舉例子指的是生成物,氣態(tài)物質(zhì)內(nèi)能>液態(tài)物質(zhì)內(nèi)能>固態(tài)物質(zhì)內(nèi)能,那焓變就應(yīng)該依次變大了,還有熱化學(xué)方程式是不需要標(biāo)氣標(biāo)和沉淀的,因為狀態(tài)已經(jīng)告訴我們了
(末減初嘛,末小了,那差就大了)(反正就是一定不要忘記寫狀態(tài)喲
還有就是焓變△H要接在熱化學(xué)方程式的后面
舉例子:C(s)+O2(g)===CO2(g)    △H=…(這個我也沒去記哈,反正格式就這樣子)
4焓變的計算方法,蓋斯定律:不管反應(yīng)經(jīng)歷了幾步,只要最終產(chǎn)物是相同的,那焓變就是一定的。
因此得到了加合法(這個名字知道下就行了,重點還是應(yīng)用)
一般步驟:
1首先就是要確定,求焓變的熱化學(xué)方程式
2找到待定熱化學(xué)方程式中的物質(zhì)在已知熱化學(xué)方程式中的位置,同向相加,異向相減
3調(diào)整已知方程式里面的系數(shù)讓他和待定方程式相同
4加減一波得出待定方程式焓變

再次舉例:已知CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)    △H2
           CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g)   △H1
求CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)的焓變
那我們可以在第一個方程式里面找到CO且其位置與待定方程式異向,所以異向相減
而水可以在第二個方程式中找到且與待定方程式同向,同向相加
則用(二)減去(一)
剛好得到所求方程式,即所求焓變?yōu)椤鱄2-△H1
5燃燒熱與中和熱,25℃,101kPa下1mol可燃物燃燒生成穩(wěn)定氧化物時釋放的熱量中和熱,相同條件下,1mol氫離子和1mol氫氧根發(fā)生酸堿中和放出的熱量
兩個能量都是定值且都為正值計算
應(yīng)用:已知化學(xué)物質(zhì)的燃燒熱,可求一定質(zhì)量化學(xué)物質(zhì)燃燒所釋放出的熱量
公式為Q=m/M乘以-△H(燃燒熱)
 
 
注意:燃燒熱和中和熱都是正值,并且都是定值;
反應(yīng)熱既有正值(正號不能省略)又有負值,符號不表示大小而表示吸熱或放熱,反應(yīng)熱隨反應(yīng)物的物質(zhì)的量的變化而變化。
 
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