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第1章 热化学与新能源
本章要求
1.了解用弹式热量计测量等容热效应(qv)的原理,熟悉(qv)计算方法。
2.掌握状态函数、标准状态等概念。理解等压热效应(qp)与反应焓变的关系、qv与热力学能变的关系。初步掌握化学反应的标准摩尔焓变的近似计算。
3.了解能源的概况、燃料的热值和开发新能源的可持续发展战略。
物质之间的转变和能量之间的传递是自然科学研究的主要对象。在中学化学(或科学),我们以质量守恒定律为依据研究许多化学反应和物理变化,从能量变化的角度研究化学反应却较少。然而在大量的生产实践和化学研究过程中常常会遇到下列问题:物质A到物质B的过程能不能发生?如果这两个物质之间的反应能够发生,该反应是放热过程还是吸热过程?同时该反应进行到什么程度在宏观上不再继续进行。这些问题都属于化学热力学的研究范畴。
案例 我们在中学熟悉的煅烧石灰石得到生石灰的反应:
为什么在常温常压下这个反应不能进行,而加热到一定温度,反应就能自发进行?我们带着这个问题来学习本章热力学的内容以后就会得到答案。
热力学(thermodynamics)是研究各种形式的能量(如热能、电能、化学能等)转换规律的科学。它建立在热力学第一定律和热力学第二定律基础之上。这两个定律不是推导出来的,是大量实践经验的总结。它们的正确性在于至今还没有违背热力学第一定律和第二定律的事件发生。热力学研究具有大量质点的宏观系统而不管其微观结构,热力学也不考虑时间因素,它只考察过程发生的可能性,而不管其过程实际上是否发生、怎样发生及过程进行的速率。
化学热力学(chemical thermodynamics)是热力学原理在化学中的应用。本章主要介绍热力学的一些基本概念,重点研究化学反应的热效应、化学反应的方向及反应的限度问题。