当前课程知识点：大学化学 > 第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡 > 6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一) > Video
同学们好
今天我们开始
新的一章的学习
这章也就是第六章
化学反应中的
能量变化与化学平衡
严格意义上来讲
从这章开始
我们将接触到
化学领域里
理论性、体系性最完整的
一部分内容
也就是我们的
物理化学的学习内容
在物理化学的组成部分当中
热力学和动力学是两个
最重要的组成部分
那么今天呢
我们首先从能量的角度
来关心一下
在化学变化过程当中
一些特殊的规律
在这一章当中
我们将跟大家
分不同的层次
讲清楚化学反应当中的
能量变化
以及我们化学反应过程当中的
化学平衡
这两个问题
从不同侧面描述了
化学变化的本质的规律
在中学里
同学们更多的关注的是
化学变化过程当中
是否有新的物质的形成
是不是有物理性质的变化
而在大学化学里边
我们要描述一个化学反应
是否能够发生
发生的过程以及发生的结果
更重要的我们是需要从
能量的角度来把握
化学变化的进程
同时
一个化学反应能不能发生
只是我们关注的
化学反应的内容之一
化学反应
什么时间能够达到平衡
才对我们实际研究
化学反应的进程
和利用化学反应的进程
有重要的物理意义
所以 在这一章当中
我们要关心能量的变化
和化学平衡的条件
首先 我们来看
化学反应当中的能量的变化
因为
化学热力学
它研究的基础
就是要从能量的角度
来研究化学变化的过程
为了更好的理解
热力学的基本概念
我们首先一起来复习一下
在热力学当中提出来的
系统与环境之间的关系
看起来这个观点
很像是哲学的观点
因为在哲学的研究问题当中
我们也会谈到
系统与环境之间的关系
让我们从哲学观点当中
引申回来
在我们的化学研究对象当中
怎么样来看待
系统和环境之间的关系呢
这时候
我们还可以从
这样的一张图当中
给大家一个形象的介绍
比如说
我们把所要研究的对象
局限在这样的一个反应器
或者是一定的范围内的
这样的物质的对象
我们把它作为我们研究的主体
称为系统的话
这时候
主体以外的部分
或者与主体没有直接相关
而是与主体之间
处在间接的关系的部分
我们就称为环境
系统与环境之间
在空间位相上是相连的
它们在物质与能量之间
有着相互的关联
比如说
系统可以是和环境之间
进行物质的交换
同时
系统也可以和环境之间
有能量的交流
系统与环境之间
不同的交流方式
不同的交流的程度
决定了
系统与环境之间的关系
而化学热力学呢
就是针对系统与环境之间
这样不同的作用形式呢
来讨论化学变化过程当中的
能量的变化规律
为了更好的研究
系统与环境之间的关系
人们把系统与环境之间
有关物质与能量的交换的
不同的方式
进行了系统的归类
这当中
系统就可以分为
与环境之间
既有物质的交换
又有热与功的能量的交换
这样一种方式
这样的系统呢
被称为敞开系统
同样如果系统与环境之间
只有能量的交换
而没有物质的交换
这种系统呢
在热力学上
区分为我们的封闭的系统
在封闭系统当中
你要研究的对象当中的
物质的量是确定的
系统当中的物质和环境之间
只有热和功
两类形式的能量的交流
这样的交流呢
就使得物质的基本组成
是稳定的
但是
它的运动的形式
和存在的形态
却会随着
交换能量的方式的不同
而发生相应的改变
封闭系统
也是我们在日常生活和
化学研究当中最常用来
解析典型事例的系统
因此
也是我们后续需要关注的
最重要的研究的对象
与此同时
系统与环境之间
还有另外一个特殊的关系
也就是
系统可以作为
孤立的系统存在
当系统成为孤立系统的时候
这时候系统与环境之间
既没有能量的交换
也没有物质的交换
相对于环境来说
这时候
系统成为了一个孤立体
系统发生的一切能量的变化
都仅存于系统之内
而与外界的环境无关
这也是在我们化学
特别是物理化学当中的
热力学研究当中
一种典型的体系
有关孤立系统的相关研究内容呢
后续会逐步的
跟大家分不同的侧面
来加以讨论
如果我们从
生活当中的一个形象的例子
再来加深对于我们
开放系统、封闭系统和
孤立系统的理解的话
我们可以把开放系统
比作是
烧杯当中盛有一定的物质
而这个过程当中呢
由于烧杯是敞口的
所以物质既可以挥发
也可以凝结
同时呢
烧杯当中的物质
可以与外界之间
通过热量的交换
或者是功的交换
来改变物质的能量状态
而我们看另一侧
对于孤立系统而言
就像我们生活当中的
保温杯
这时候
由于厚实的外壳和密封作用
使得我们杯体内所盛的物质
失去了与外界进行物质交换
和能量交换的途径
同学们根据生活常识都知道
保温杯里边的水
它的热量就可以长时间的保留
无论是你是热的饮料
还是冷镇的饮品
这样的状态的保留
就得益于
我们的系统与环境之间
能量交换被阻断
同时呢 在这样的杯子当中
它的物质的量
还不会随着时间的变化
而减少或增加
而这里我更需要关注的是
在锥形瓶当中所盛有的物质
这种物质和烧杯相比
由于我们加了一个塞
而不会导致
锥形瓶当中的
物质的量的减少或增加
但是与我们的保温杯相比
锥形瓶的器壁与环境之间
仍然可以进行
做功和热量的交换
因此没有了物质的量的
变化的体系
仍然可以通过功和热的交换呢
来产生对于体系内的
物质的状态的影响
因而这种系统呢
是我们在化学上研究
具有典型意义的
封闭的系统
封闭系统也是我们
化学研究体系当中
最常见的研究对象
在生活当中
对比三种不同系统的特点
同学们还可以找出
许许多多的例子
希望同学们根据后续
我们考察物质和
物质的能量状态的变化的
不同的特点
来寻找典型的例子呢
与我们这样的不同的
系统的特征
加以一 一的对应
研究完了系统的特点
我们还需要来考察
系统的物质变化与能量变化
它所实现的过程与途径
所谓过程呢 是指系统状态的变化
而途径呢
是实现这些过程的
具体的步骤
这两个概念听起来有点抽象
那么实际上
关于过程
我们在中学里
已经接触过许许多多
带有典型特征的过程
比如说
等容过程就是在
恒定的体积的条件下
所实现的状态的变化
而等压过程呢
是在压强恒定的情况下
所实现的变化过程
同样等温过程呢
自然是在温度恒定的条件下
所实现的状态变化的过程
这里我们需要强调的是
绝热过程
这个过程从字面上
我们就可以看出来
系统与环境之间
没有了热的交换
绝热过程
是我们后续在讨论
热力学的状态过程当中
所要面临的一个特殊的
研究过程
有关这部分内容
同学们在后续的内容当中
再加以关注
了解了以上过程的特点
我们还需要
给大家重点的推荐
循环过程和可逆过程
这两个过程
是大学化学研究当中
特别重视的两个过程
首先
循环过程是指
系统从某一状态出发
经过一系列的变化以后
又回到原来的状态
从空间上来讲
这似乎做了一个封闭的
循环运动
而从物质的变化过程来讲呢
也就是物质经历了
一系列的结构或能量的变化
最后又回到了初始物的状态
这样说起来
似乎循环过程
对我们研究物质的变化
没有直接的帮助
但是循环过程
会为我们理解可逆过程
奠定一个重要的基础
这里我们来看
所谓的可逆过程
是指系统从某一状态出发
经过一系列的变化以后
又会回到原来的状态
而这时候重要的是
回到原来状态以后
体系和环境
都不发生变化
对比可逆过程和循环过程
我们发现
两个过程当中
都有从某一状态出发
又回到原来状态
这样一个相似特点
但可逆过程
与循环过程不同的是
循环过程当中
只关心了物质的初态和终态
而对于环境这样的影响
没有加以考虑
可逆过程呢
它保持了循环过程的特点
但是经过一个循环以后
体系和环境
也都没有发生改变
这样的过程
我们称为可逆过程
而可逆过程呢
是热力学研究体系时
所借助的最重要的工具
但是
从生活常识就教我们
可逆过程这样
经过了一个循环以后
体系和环境
都不发生改变的状态
在实际的生活当中
会有吗
同学们一定会回答
不可能
至少我们没有见过
没错
同学们的直觉是对的
可逆过程
是人们为了研究
体系与环境之间的
能量作用状态
而专门为我们设计出来的
一个理想的过程
借助这样的理想过程呢
我们才可以
更加系统的去讨论
物质的变化状态当中
能量所参与的份额
和能量所发挥的作用
可逆过程呢
也是热力学当中讨论的
最主要的依据的工具
-1.1 不一样的大学化学
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-1.2 化学体系的建立
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-1.3 应该了解的化学
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-1.4 课程学习的必要准备
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-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
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-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
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-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
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-2.1 物质的聚集状态—液体
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-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
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-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
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-2.1 物质的聚集状态—等离子体
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-2.1 物质的聚集状态—液晶
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-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
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-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
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-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
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-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
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-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
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-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
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-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
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-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
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-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
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-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
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-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
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-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
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-4.1 离子键理论—离子键价键构型
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-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
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-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
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-4.2 共价键理论—现代价键理论
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-4.2 共价键理论—共价键的性质
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
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-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
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-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
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-4.6 分子间作用力-分子的极性
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-4.6 分子间作用力-分子间作用力
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-4.7 氢键
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-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
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-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
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-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
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-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
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-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
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-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
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-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
--Video
-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
