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6.2 热力学第一定律和焓在线视频

6.2 热力学第一定律和焓

下一节:6.3 热力学第二定律和熵

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6.2 热力学第一定律和焓课程教案、知识点、字幕

接下来我们看热力学第一定律

以及新的物理量

也叫状态函数——焓

大家都熟悉能量守恒定律

即能量不会凭空产生 也不会凭空消失

只能从一种形式转化为别的形式

或者从一个物体转移到另一个物体

在转化或转移过程中 它的总量是不变的

1850年德国科学家克劳休斯

将能量守恒定律应用于热力学系统

认为任何物质或者系统

都具有热力学能

也有人叫内能

包括所有形式的能量

用符号U来表示

由于能量形式和种类的复杂性

到目前为止

我们还无法测量得到热力学能的绝对值

但是如果考虑热力学能的变化量ΔU

以热量和功的形式传递能量

那么热力学第一定律的数学表达式为

ΔU=Q+W 定义为公式1

其中系统吸收热量Q值取正

相反取负

环境(或者叫外部)对系统做功W值为正

相反取负

对于化学反应

很容易想象出一个化学反应

伴随吸收或者放出热量

那么如何通过化学反应做功

来看我们熟悉的一个化学反应

金属锌与稀盐酸反应放出氢气

氢气可以推动空气做功

如果将生成的氢气收集

并储存在一个无摩擦活塞封闭的容器中

那么气体膨胀 反抗外压p外做功

设 气体反抗外压p外膨胀的距离为Z

根据功的定义

功W等于所受的力F

乘以在力的方向上移动的距离Z

如果容器的截面积为A

那么p外=F/A

所以W等于p外乘以A乘以Z

由于外压与移动距离Z的方向相反

因此为负

而A乘以Z正好等于气体膨胀的体积ΔV

因此气体的膨胀功W就等于-p外乘以ΔV

这是公式2

如果结合热力学第一定律的数学表达式[1]

以及刚刚推出来的功的计算公式[2]

就可以得到ΔU=Q-p外*ΔV

当反应发生在体积固定的容器中时

叫做定容过程

这时ΔV=0 W=0

因此ΔU=QV 定义为公式3

也就是说

定容过程中系统吸收的热量

全部用来增加热力学能

那么定压过程会怎样呢

如果一个化学反应在烧杯中进行

反应的起始终了压强始终等于外压

也就是大气压 即定压过程

这时W不等于零

因此ΔU不等于Q

那么定压过程的Q等于什么呢

如果我们定义一个新的状态函数

叫做焓 H

定义H=U+ pV

那么ΔH =ΔU+Δ pV

我们可以推出在定压条件下

ΔH=Qp 定义为公式4

也就是说

通常在烧杯中进行的化学反应的反应热

Qp等于焓变

这个结论对我们后来研究热化学

具有非常重要的意义

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第一章 前言

-1.1回顾和再认识化学

--1.1回顾和再认识化学

-1.2学习化学的重要意义

--1.2学习化学的重要意义

-1.3化学学科体系

--1.3化学学科体系

-1.4-1.5课程安排、学习化学的一般方法

--1.4-1.5课程安排、学习化学的一般方法

第二章 元素的起源与分布

-2.1核反应与元素的转化

--2.1核反应与元素的转化

-2.2元素的分布与丰度

--2.2元素的分布与丰度

-2.3放射性核素与原子能

--2.3放射性核素与原子能

-第二章 元素的起源与分布--习题

第三章 原子结构与周期律

-3.1原子的组成

--3.1原子的组成

-3.2原子结构

--3.2原子结构

-3.3核外电子分布

--3.3核外电子分布

-3.4元素周期律

--3.4元素周期律

-3.5原子半径、电离能、电子亲和能、电负性

--3.5原子半径、电离能、电子亲和能、电负性

-第三章 原子结构与周期律--习题

第四章 化学键与分子结构

-4.1化学键

--4.1化学键

-4.2 Lewis理论

--4.2 Lewis理论

-4.3如何确定Lewis结构

--4.3如何确定Lewis结构

-4.4价层电子对互斥理论

--4.4价层电子对互斥理论

-4.5价键理论

--4.5价键理论

-4.6分子轨道理论

--4.6分子轨道理论

-4.7分子间作用力

--4.7分子间作用力

-第四章 化学键与分子结构--习题

第五章 晶体与晶体结构

-5.1晶体的特征

--5.1晶体的特征

-5.2晶体结构的周期性

--5.2晶体结构的周期性

-5.3晶体的基本类型及其结构

--5.3晶体的基本类型及其结构

-习题--作业

第六章 热力学基础

-6.1 热力学第零定律和温度

--6.1 热力学第零定律和温度

-6.2 热力学第一定律和焓

--6.2 热力学第一定律和焓

-6.3 热力学第二定律和熵

--6.3 热力学第二定律和熵

-6.4 热力学第三定律和规定熵

--6.4 热力学第三定律和规定熵

-第六章 热力学基础--习题

第七章 化学平衡

-7.1化学平衡与平衡常数

--7.1化学平衡与平衡常数

-7.2标准平衡常数与Gibbs自由能变化

--7.2标准平衡常数与Gibbs自由能变化

-7.3多重平衡规则

--7.3多重平衡规则

-7.4化学平衡的移动

--7.4化学平衡的移动

-第七章 化学平衡--习题

第八章 化学反应动力学

-8.1化学反应速率

--8.1化学反应速率

-8.2简单级数反应的速率公式

--8.2简单级数反应的速率公式

-8.3反应级数的测定

--8.3反应级数的测定

-8.4温度对反应速率的影响

--8.4温度对反应速率的影响

-8.5反应机理

--8.5反应机理

-8.6催化反应动力学

--8.6催化反应动力学

-第八章 化学反应动力学--习题

第九章 酸碱平衡

-9.1酸碱概念的历史演变

--9.1酸碱概念的历史演变

-9.2弱酸、弱碱的解离平衡

--9.2弱酸、弱碱的解离平衡

-9.3盐的水解

--9.3盐的水解

-9.4缓冲溶液

--9.4缓冲溶液

-第九章 酸碱平衡--习题

第十章 沉淀溶解平衡

-10.1溶度积

--10.1溶度积

-10.2沉淀的生成

--10.2沉淀的生成

-10.3沉淀的溶解

--10.3沉淀的溶解

-10.4沉淀的转化

--10.4沉淀的转化

-10.5分步沉淀

--10.5分步沉淀

-第十章 沉淀溶解平衡--习题

第十一章 氧化还原反应和电化学

-11.1基本术语

--11.1基本术语

-11.2氧化还原反应与原电池

--11.2氧化还原反应与原电池

-11.3电极电势与电动势

--11.3电极电势与电动势

-11.4氧化还原反应进行方向的判据、氧化还原反应平衡关系

--11.4氧化还原反应进行方向的判据、氧化还原反应平衡关系

-11.5电极电势的影响因素-能斯特方程

--11.5电极电势的影响因素-能斯特方程

-11.6元素的电极电势图

--11.6元素的电极电势图

-第十一章 氧化还原反应和电化学--习题

第十二章 配位化合物

-12.1配合物的概念

--12.1配合物的概念

-12.2配合物的异构现象

--12.2配合物的异构现象

-12.3配位化合物的价键理论

--12.3配位化合物的价键理论

-12.4配合物的晶体场理论

--12.4配合物的晶体场理论

-12.5配位平衡计算

--12.5配位平衡计算

-第十二章 配位化合物--习题

第十三章(1) 有机化学发展简史

-13.1 有机化学学科的建立

--13.1 有机化学学科的建立

-13.2 有机化合物结构的探索

--13.2 有机化合物结构的探索

-13.3 精彩的有机合成

--13.3 精彩的有机合成

-13.4 有机化学的诱人前景

--13.4 有机化学的诱人前景

-第十三章 有机化学发展简史--习题

第十三章(2) 有机化学导论

-13.5 典型有机物举例

--13.5 典型有机物举例

-13.6 什么是有机化合物

--13.6 什么是有机化合物

-13.7 有机化学的概念

--13.7 有机化学的概念

-13.8 有机化合物分类

--13.8 有机化合物分类

-13.9 有机化合物结构表示法

--13.9 有机化合物结构表示法

-13.10 有机化合物中共价键的形成

--13.10 有机化合物中共价键的形成

-第十三章 有机化学发展简史--习题

6.2 热力学第一定律和焓笔记与讨论

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