《化学与人生哲理》课件第3章化学热力学.ppt

1、化学热力学与人生哲理化学热力学能高、熵高、焓大，则热高、光强、贡献大化学热力学是研究化学变化的方向和限度及其变化过程中能量的相互转换所遵循的规律的科学。化学热力学是一门宏观科学，研究方法是热力学状态函数的方法，不涉及物质的微观结构。一个人内能高、自由能高、情商（熵）高、智商（熵）一个人内能高、自由能高、情商（熵）高、智商（熵）高、涵（焓）养高、涵（焓）养高高，则热量高、发光强，对社会的贡献大。，则热量高、发光强，对社会的贡献大。系统与环境倡导合作共赢，努力构建人类命运共同体 热力学把所研究的对象称为系统(system)在系统以外与系统有互相影响的其他部分称为环境(surroundings)。孤

2、立系统孤立系统：闭关锁国就会落后，落后就会挨打：闭关锁国就会落后，落后就会挨打。敞开系统(open system)：与环境之间既有物质交换又有能量交换的系统封闭系统(closed system)：与环境之间只有能量交换而没有物质交换的系统孤立系统(isolated system)：与环境之间既没有物质交换也没有能量交换的系统称为。系统与环境倡导合作共赢，努力构建人类命运共同体 生命系统可以认为是复杂的化学敞开系统，能与外界进行物质、能量、信息的交换，结构整齐有序。一个国家，只有改革开放，与外界进行物质、能量、信一个国家，只有改革开放，与外界进行物质、能量、信息的交换，才能建设一个欣欣向荣、繁荣

3、昌盛的国家。息的交换，才能建设一个欣欣向荣、繁荣昌盛的国家。状态函数人要善于了解自己，乐于解剖自己，才能自知者明 系统的状态是系统的各种物理性质和化学性质的综合表现。系统的状态可以用压力、温度、体积、物质的量压力、温度、体积、物质的量等宏观性质进行描述，当系统的这些性质都具有确定的数值时，系统就处于一定的状态，这些性质中有一个或几个发生变化，系统的状态也就可能发生变化。压力压力温度温度体积体积物质的量物质的量人的状态函数是喜怒哀乐状态函数：人的状态函数有：健康状况，知识状态函数：人的状态函数有：健康状况，知识水平、社会贡献、社会地位等来描述一个人水平、社会贡献、社会地位等来描述一个人。在热力学

4、中，把这些用来确定系统状态的物理量称为状态函数状态函数(state function)，主要有等。热力学第一定律(能量守恒定律)人的时间和精力也守恒，这方面多了，那方面就少了 能量在转化和传递的过程中能量的总值不变。人的时间和精力也是守恒的，这方面花多了，那方面就少了。要合理安排自己的时间和精力，最大限度要合理安排自己的时间和精力，最大限度提高学习工作效率，合理进行生养休息。提高学习工作效率，合理进行生养休息。内能与焓成功(H)=天才(U)+勤奋(PV)内能（U）是系统中物质所有能量的总和，包括分子的动能、分子之间作用的势能、分子内各种微粒（原子、原子核、电子等）相互作用的能量。人的内能人的内

5、能就是人的潜能，潜能的大小也是就是人的潜能，潜能的大小也是未知的，可以最大限度的开发和发挥未知的，可以最大限度的开发和发挥。内能的绝对值目前尚无法确定。在非体积功为零的条件下，封闭系统经等容过程变化，系统所吸收的热全部用于增加体系的内能。内能与焓成功(H)=天才(U)+勤奋(PV)要个人的智商就是内能要个人的智商就是内能U U，勤奋就是，勤奋就是pVpV，二者之，二者之和就是成功，好比焓。和就是成功，好比焓。成功成功(H)=(H)=天才天才(U)+(U)+勤奋勤奋(pV)(pV)。焓（H）是热力学中表征物质系统能量的一个重要状态参量。u对一定质量的物质，焓定义为H=U+pV，U为物质的内能，p

6、为压强，V为体积u由于无法确定内能U的绝对值，因而也不能确定焓的绝对值。u 化学反应的等压热效应等于系统的焓的变化。化学反应热效应人应多一些放热反应，少一些吸热反应一个人对集体、对社会应该多一些放热反应，一个人对集体、对社会应该多一些放热反应，多一些正能量，少一些吸热反应，少一些负能量。多一些正能量，少一些吸热反应，少一些负能量。发生化学反应时总是伴随着能量变化。u在等温非体积功为零的条件下，封闭体系中发生某化学反应，系统与环境之间所交换的热量称为该化学反应的热效应，亦称为反应热(Heat of reaction)。u在通常情况下，化学反应是以热效应的形式表现出来的，有些反应放热，被称为放热反

7、应；有些反应吸热，被称为吸热反应。放热反应吸热反应盖斯定律不管黑猫白猫，抓住老鼠就是好猫完成一件事情，不管通过何种途径，只完成一件事情，不管通过何种途径，只要最终效果一样都是好样的。要最终效果一样都是好样的。不管黑猫白猫，抓住老鼠就是好猫。不管黑猫白猫，抓住老鼠就是好猫。1840年，俄国科学家盖斯(G.H.Hess)在总结大量反应热效应的数据后提出了一条规律：一个化学反应不论是一步完成或是分几步完成，其热效一个化学反应不论是一步完成或是分几步完成，其热效应总是相同的应总是相同的。这就是盖斯定律，是热力学第一定律的必然结果，它只对等容反应或等压反应才是完全正确的。u盖斯定律揭示了在条件不变的情况

8、下，化学反应的热效应只与起始和终止状态有关，而与变化途径无关。自发过程与热力学第二定律兴趣爱好是原动力 在一定条件下没有任何外力推动就能自动进行的过程称为自发过程。自发变化的方向和限度问题是自然界的一个根本性的问题。热力学第二定律兴趣爱好是推动完成一件事情的原动力，兴趣爱好是推动完成一件事情的原动力，是一个自发过程。是一个自发过程。u自发过程总是单方向地向平衡状态进行，在进行过程中可以做功，平衡状态就是该条件下自发过程的极限。这就是热力学第二定律热力学第二定律。反应放热（焓值降低）虽然是推动化学反应自发进行的一个重要因素，但不是唯一的因素。反应系统的混乱度熵增加是推动化学反应自发进行的另一个重

9、要因素。孤立系统的熵增原理约束和自由是矛盾的对立与统一兴趣爱好是推动完成一件事情的原动力，兴趣爱好是推动完成一件事情的原动力，是一个自发过程。是一个自发过程。u“熵熵”是克劳修斯提出的。1872年波尔兹曼给出了熵的微观解释：在大量分子、原子或离子微粒系统中，熵是这些微粒之间无规则排列的程度，即系统的混乱度，用符号S表示，单位是JK-1，熵是系统的状态函数。这就是热力学第二定律热力学第二定律。同一物质：S高温S低温SgSlSs。S混合物S纯净物孤立系统的熵增原理约束和自由是矛盾的对立与统一懒惰是懒惰是自发过程自发过程的，而勤奋的人的，而勤奋的人需要有明确的目标和坚韧的毅力需要有明确的目标和坚韧的

10、毅力。u 溶质溶解在溶剂中也是熵增加。同一物质：S高温S低温 SgSlSs。S混合物S纯净物溶解熵增分散熵增结冰熵减孤立系统的熵增原理约束和自由是矛盾的对立与统一生长是一个非生长是一个非自发过程自发过程，是一个熵增，是一个熵增加的过程，需要吸收能量加的过程，需要吸收能量。u 溶质溶解在溶剂中也是熵增加。同一物质：S高温S低温，SgSlSs。S复杂分子S简单分子生长熵减生长熵减，需要吸收能量火山喷发 熵增熵增原理人类社会许多自发过程也是熵增加的过程。人类社会许多自发过程也是熵增加的过程。政策、法律、道德是规范社会秩序的工具。政策、法律、道德是规范社会秩序的工具。u人的学习、工作、团体活动和社会秩

11、序都是要有序进行，即为熵减少的过程。做操 熵减上课 熵减热力学第三定律完美无缺的人是不存在的要使社会井然有序，就必须依靠外力，依靠要使社会井然有序，就必须依靠外力，依靠规章制度、法纪法规和道德规范等输入正能量。规章制度、法纪法规和道德规范等输入正能量。u热力学第三定律：在温度为0 K，任何纯物质的完美晶体（原子或分子的排列只有一种方式的晶体）的熵值为零。完美晶体熵值为零吉布斯能减少原理人的自发变化总是向懒惰贪婪方向进行人都需要补充正能量。人都需要补充正能量。u吉布斯能减少原理，即自发变化总是朝吉布斯能减少的方向进行。下雨，G减小1876年，美国科学家吉布斯（年，美国科学家吉布斯（Gibbs）综

12、合考虑了焓和）综合考虑了焓和熵两个因素，提出熵两个因素，提出G吉布斯能（吉布斯能（Gibbs energy）：）：G=H-TS【小结小结】1、化学热力学能高、熵高、焓大，则热高、光强、贡献大2、系统与环境倡导合作共赢，努力构建人类命运共同体3、状态函数人要善于了解自己，乐于解剖自己，才能自知者明4、能量守恒定律人的时间和精力也守恒，这方面多了，那方面就少了5、内能与焓成功(H)=天才(U)+勤奋(PV)6、化学反应热效应人应多一些放热反应，少一些吸热反应7、盖斯定律不管黑猫白猫，抓住老鼠就是好猫8、自发过程与热力学第二定律兴趣爱好是原动力9、孤立系统的熵增原理约束和自由是矛盾的对立与统一10、热力学第三定律完美无缺的人是不存在的11、吉布斯能减少原理人的自发变化总是向懒惰贪婪方向进行谢谢大家！