5.热力学能(内能) 体系内部一切能量的总和称为体系的热力学能，用符号U表示。

1)它包括体系内各种物质的分子或原子的位能、振动能、转动能、平动能、电子的动能以及核能等等;

2)是状态函数;

3)绝对值无法测量或计算，但可以测定ΔU，ΔU=U终-U始。;

3)具有加和性质;

4)对于理想气体来说，热力学能U只是温度的函数。

3.2.2热力学第一定律

中华化学竞赛网http://www.1000hx.com

能量的形式可以相互转换，但能量的不能无中生有，也不能自行消灭。若把热力学第一定律的表述加以具体化，则对于一个封闭体系，如果体系处于某一始态I，其内能为UI，当体系从环境吸收热Q，同时体系对环境作一定量的功w，体系变化到终态，其内能为UII。应有下列关系：

UI + Q - W = UII

即 ΔU=Q-W

此即为热力学第一定律的数学表达式。

在上述表达式中，W是指总功，包括体积功和非体积功，其中相应的体系是封闭体系。例3-1 某过程中，体系从环境吸收热量50kJ，对环境做功30kJ。求：

(1)过程中体系热力学能的改变量和环境热力学能的改变量;

(2)如果开始时，体系先放热40kJ，环境对体系做功60kJ，求体系的热力学能的改变量以及终态的热力学能。

解：(1) 由热力学第一定律的数学表达式和功和热的定义可知?

Q=+50kJ w=+30kJ

∴ ΔU体系=Q - W

=50 -30=20(kJ)

若将环境当做体系来考虑，则有Q′= -50k J，W′= -30kJ，

故环境热力学能改变量?ΔU′=Q′- W′

∴ ΔU′= -50-(-30)= -20(kJ)

(2) Q=-40kJ W= -60kJ ΔU体系=Q - W =20kJ

UII=UI+20(kJ)

从(1)(2)可以看到：体系的热力学能U增加了20kJ，环境的热力学能U减少了20kJ。。如果把体系和环境看成一个整体，则其能量的净变化为零，

即ΔU(体系) + ΔU(环境)=0 或 U(体系) + U(环境)=常数

能量守恒的实质。

如把体系+环境视作孤立体系，故此定律也可表述为：在孤立体系中能量的总值恒定不变。

3.2.3化学反应的热效应

1.化学反应热的定义

当产物与反应物温度相同且化学反应时只作体积功(膨胀或压缩功)的条件下，化学反应的过程中体系吸收或放出的热量称为反应热。

在化学反应过程中，始态就是反应物，终态就是产物。故有：

ΔU = U2 - U1

U产物-U反应物=Q-W

(1)恒容反应热：

ΔV=0，称为等容过程，其热效应称恒容反应热。

ΔU = QV-W (W=pΔV，只作膨胀功)

pΔV=0

ΔU=QV

(2)恒压反应热：

恒压过程，p1=p2=p环，反应热称为恒压反应热Qp，即

ΔU = Qp-W

因只有体积功，所以 Qp =ΔU+p环ΔV

2.状态函数焓及其意义

在等压状态下，Qp =ΔU+p环ΔV 则有：

Qp =U2-U1+p2V2-p1V1

=( U2+p2V2)- (U1+p1V1)??

因为U，p，V都是体系的状态函数，故U+pV必然也是体系的状态函数，这个状态函数用H表示，称为具有加和性质的状态函数。

由于H=U+pV 故Qp =DH??

对于理想气体，理想气体的焓H也只是温度的函数。

3.Qp和Qv的关系

同一反应的恒压反应热Qp和恒容反应热Qv是不相同的，但二者之间却存在着一定的关系。对于理想气体，若Δn是反应前后气体的物质的量之差，则一个反应的Qp和QV的关系可以写作：

?Q? p =QV+DnRT?

4.热化学方程式

表示化学反应与热效应关系的化学方程式称为热化学方程式。在书写热化学方程式时有几点说明：

①.要注明反应的温度和压力。(但如是常温下298.15K和标准大气压，可不予注明) ②.必须在化学式的右侧，注明该物质的物态和浓度(涉及晶型的，还须标明晶型) ③.写出热效应ΔH值。

Θ如：H2(g) + Cl2(g)=2HCl(g) ΔrHm=-184.6kJ/mol

5.化学反应热的求得

(1)盖斯定律：

1840年前后，俄国科学家盖斯(Hess)指出，在等压或等容条件下，一个化学反应若能分解成几步来完成，总反应的焓变ΔrH 等于各步分反应的焓变ΔrHi之和。

换句话说，当任何一个过程是若干分过程的总和时，总过程的焓变一定等于各分步过程焓变的代数和。可以根据已知的化学反应的反应热来求得某反应的反应热。

高中化学竞赛知识点就为大家介绍到这里，希望对你有所帮助。

相关推荐：

高中化学竞赛氮族化学方程式知识点

族化学方程式化学竞赛知识点高中