当前课程知识点：大学化学 > 第七章 化学反应的方向 > 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 > Video
接下来
我们在了解了
熵的标准
以及熵在绝对温度
是零的时候
所有物质的熵值
都会归零
这样一个
最基本的基准
对一个化学反应来讲
它的标准摩尔反应熵
是通过什么样的方式
来确定的呢
参考以前我们在讨论
相应的状态函数
焓变的时候
我们已经建立的数学关系
我们会发现
熵的变化
对于一个化学反应来讲
它是在一定的温度下
和标准状态下
反应的标准摩尔反应熵
也就是ΔrSm⊖
这时候呢
等于同一温度下
该反应的产物的
标准摩尔熵之和
减去反应物的
标准摩尔熵之和
这样一个关系
非常相似于
我们在用生成焓
计算反应的热效应当中
所利用的数学关系
接下来
我们把这样的数学关系
用一个
简要的式子来表达
同学们就
进一步看清了
这个式子当中
无非是把
相应位置上的焓
变成了熵
而我们的
ν呢 仍然是代表了
在整个反应过程当中
产物和反应物的
它的化学计量比系数
更进一步的
我们可把这样的一个式子呢
具体的量化为
我们的生成物的
标准的摩尔熵之和
与我们的反应物的
标准摩尔熵之和的
代数的加和
之所以说是代数的加和
是因为我们这里的
反应进度对于反应物的
系数的取值原则
帮我们确定了
这样的两个符号
要与它们的实际的
化学计量比的符号相反
所以从实际的结果上
就形成产物的
标准摩尔熵之和
减去反应物的
标准摩尔熵之和
这样一个数学的式子
更进一步的
这当中
各反应物和产物
它们的标准摩尔熵
以及它们相应的
ν的取值的规则
在我们的
反应进度当中
已经详细的跟大家
讨论和介绍过
在这里
同学们只要参照
我们以往已经建立的
相关的计算公式
和计算的规律
就可以准确的计算出
我们的某一温度下
它的化学反应的
标准的摩尔焓变
有标准的摩尔焓变
就帮我们把握
整个反应过程当中的
它的体系的
混乱度的变化
和自发反应进行的方向
提供了良好的
数学依据
我们通过
考察在反应过程当中
生成的
不同的物质的形态
可以来进一步的确定
我们体系当中的
反应熵的变化
比如说
反应过程当中
如果生成气体
或者物质的量
有所增加
很显然
反应体系当中的
微观状态数
就会相应增加
熵变呢
就会是大于零的
与此同时
如果反应物是由气体
最后形成的产物呢
主要是液体或固体
显然
与气体相比
液体和固体
在相同量的物质状态下
具有更低的熵值
因为它们的分子运动
更加的靠近
它的微观状态数呢
要远少于
相同物质量的
气体的微观状态数
所以
体系的反应的
摩尔熵变呢
就会是小于零
对比典型的
反应过程当中的
物质的形态的变化
与相应的标准的
摩尔反应熵之间的变化
可以更准确的去反映
在反应过程当中
我们在气、固、液的
量的变化
与整个反应熵
变化之间的关系
首先我们来看
在CaCO3的
这样一个分解反应当中
由于形成了
新的气相
也就是CO2
而我们的液相和固相的
它的摩尔数
并没有变化
显然这时候
一定是一个
熵增加的过程
在第二个反应当中
CH4燃烧生成H2O和
气态的CO2
这当中
液相增加了2个摩尔
而气相的摩尔数呢
会减少2个摩尔
显然
气相摩尔数的减少
微观状态数
相应的减少
虽然液相有所增加
但是两者增加和减少的量
是相同的
那么两者相消以后呢
总体的反应的
标准摩尔熵变
还会是一个
小于零的数值
对于第三个反应来讲
这是一个气相分解为
两个新的气相的反应
在HCl分子
分解为H2和Cl2以后
我们看2mol的气体
变成了各自的
1mol的气体
这时候
总的气体的量
没有增加
也没有减少
而固体和液体的量呢
也没有相应的变化
但是
整个反应的反应熵
仍然是小于零的
原因是什么呢
同学们可能会发现
对于HCl分子来讲
它是一个
异号原子的
双原子分子
而H2和Cl2
是同号原子的
双原子分子
我们把同样一个分子
拿出来做比较
对于同号原子的
双原子分子
它的这种状态
和反过来的状态
是同一种状态
而异号原子的双原子分子
这样的状态
显然和这样的状态
却是完全相反的两个状态
因此
从微观状态数上来讲
同样量的
异核双原子分子的
它的微观状态数
一定会多于
同样量的
同核双原子分子的
它的微观状态数
因此
尽管在这样一个
分解反应过程当中
气体的总量没有变化
但是仍然是一个
熵减少的过程
更进一步
我们来看
这样一个胆矾
脱水的反应
在这个过程当中
由固相形成了液相
虽然
固相的摩尔数并没有变化
但是出现了
5mol的新的液相
毫无疑问
同学们
给出的答案一定是
整个反应的反应熵
会是大于零的
这样一个数值
所以通过典型反应的
这样一个对比
以及
产物和反应物之间
相应的气体
液体和固体的
状态的改变
我们可以加深
对于熵和相关的
微观状态数之间的
联系的理解
同时也帮我们把握
熵在化学反应过程当中的
它的特殊的作用
接下来
我们通过熵增加原理
来帮大家记忆和理解
关于孤立体系当中的
熵判据的理论依据
首先
从前面的学习当中
我们已经了解了
熵是描述的
体系的混乱度
或者是体系的
微观状态数的总和
在前面的介绍当中
我们跟大家强调了
系统只有处在
与外界环境之间
没有物质和能量交换的
孤立系统状态时
系统的自发过程呢
才会是向着
熵增大
或者是混乱度增加的
这样一个方向
自发的进行
但是
在实际的体系当中
我们很难找到
一个完全孤立的系统
因此我们在
描述孤立系统的时候
就需要把系统
与它周围密切相关的环境
共同构建成一个
新的孤立系统
这时候
我们就可以利用
原有的系统
和环境构建的
新的孤立系统来讨论
分别在
原有系统当中的熵变
和与它密切相关的
环境的熵变
把这两者之和
作为我们一个
新构建的孤立系统
来进行研判的话
我们就容易找到
适用于真正意义上的
孤立系统的
熵的判据
对于这样一个
构建的孤立系统
如果我们通过
孤立系统的熵变
与系统和环境的熵变之和
密切相关这样一个
基础出发
我们就可以清楚的认识到
当孤立系统当中的
混乱度增加
或者是微观状态数
增加的时候
一定对应的
是孤立系统当中的自发过程
与之相反
对应的过程呢
一定会是非自发过程
而当孤立系统当中的
熵变为零的时候
这时候意味着
我们的系统
处在一种平衡状态
我们的化学反应呢
达到了反应的尽头
或者是
反应的一个限度的状态
达到这样一个
平衡状态的时候
我们就可以利用这样的
平衡状态下边的
各相关的热力学参数
来计算出
产物与反应物之间的
比例关系
可以精确的把握
在反应过程当中的
能量的变化
从而能够获得
调控系统
和系统当中的
反应速度的控制的
这样一个双重的目的
这样的过程呢
就是我们建立
孤立系统
熵判据的过程
建立了这样的一个判据
就可以帮助我们判断
一个孤立体系当中的
化学反应
能否自发进行
能否达到平衡
为我们判断这样的过程呢
提供了有利的工具
这节呢
我们帮大家介绍了
热力学的第三定律
建立的过程
以及我们孤立系统
熵判据的建立的依据
相关的内容
同学们还可以课后
通过我们提供的练习
和其它的参考资料
加以学习和理解
下一节呢
我们将为大家提供
一个新的理论体系
也就是
封闭体系当中的
吉布斯自由能
为什么要引入
吉布斯自由能呢
原因是
我们在自然环境当中
或者我们研究体系当中
很难能够找到
真正意义上的
孤立系统
而我们实际的研究过程当中
遇到的
最大量的研究对象
是封闭系统
那么关于封闭系统当中的
热力学的参数
还是什么新的规律
需要我们去了解呢
下节课
我们再继续介绍
-1.1 不一样的大学化学
--Video
-1.2 化学体系的建立
--Video
-1.3 应该了解的化学
--Video
-1.4 课程学习的必要准备
--Video
-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
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液体
--Video
-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
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液晶
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-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
--Video
-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
--Video
-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
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-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
--Video
-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
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
--Video
-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
--Video
-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
--Video
-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
--Video
-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
--Video
-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
--Video
-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
--Video
-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
--Video
-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
--Video
-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
--Video
-4.1 离子键理论—离子键价键构型
--Video
-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
--Video
-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
--Video
-4.2 共价键理论—现代价键理论
--Video
-4.2 共价键理论—共价键的性质
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
--Video
-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
--Video
-4.6 分子间作用力-分子的极性
--Video
-4.6 分子间作用力-分子间作用力
--Video
-4.7 氢键
--Video
-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)
--Video
-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
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
--Video
-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
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
--Video
-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
--Video
-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
