基本介紹
- 中文名：化學熱力學
- 外文名：Chemical thermodynamics
- 性質：熱力學
- 屬性：化學
- 相關概念：體系、環境、狀態
- 拼音：huà xué rè lì xué
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核心理論
化學實驗化學熱力學是建立在三個基本定律基礎上發展起來的。熱力學第一定律就是能量守恆和轉化定律，它是許多科學家實驗總結出來的。一般公認，邁爾於1842年首先提出普遍“力”(即現在所謂的能量)的轉化和守恆的概念。焦耳1840～1860年間用各種不同的機械生熱法，進行熱功當量測定，給能量守恆和轉化概念以堅實的實驗基礎，從而使熱力學第一定律得到科學界的公認。
產生背景
化學是論述原子及其組合方式的科學。人們最初考察化學反應時，是把反應物放在一起，經過加熱等手段，然後分析得到些什麼產物，後來根據原子分子假說，有了“當量”的概念， 建立了反應物與產物之間的一定聯繫。人們根據化學組分隨條件的變化，發現了質量作用定律，引伸出化學平衡常數。運用熱力學定律，人們開始掌握從熱力學函式去計算化學平衡常數的方法，並且可以對化學反應的方向作出判斷，誕生了化學熱力學。
基本定律
化學熱力學的核心理論有三個：所有的物質都具有能量，能量是守恆的，各種能量可以相互轉化；事物總是自發地趨向於平衡態；處於平衡態的物質系統可用幾個可觀測量描述。化學熱力學是建立在三個基本定律基礎上發展起來的。
熱力學所根據的基本規律就是熱力學第一定律、第二定律和第三定律，從這些定律出發，用數學方法加以演繹推論，就可得到描寫物質體系平衡的熱力學函式及函式間的相互關係，再結合必要的熱化學數據，解決化學變化、物理變化的方向和限度，這就是化學熱力學的基本內容和方法。
相關書籍
相關書籍經典熱力學是巨觀理論，它不依賴於物質的微觀結構。分子結構理論的發展和變化，都無需修改熱力學概念和理論，因此不能只從經典熱力學獲得分子層次的任何信息。並且它只處理平衡問題而不涉及這種平衡狀態是怎樣達到的，只需要知道系統的起始狀態和終止狀態就可得到可靠的結果，不涉及變化的細節，所以不能解決過程的速率問題。欲解決上述兩個局限性問題，需要其其它學科如化學統計力學、化學動力學等的幫助。
研究內容
熱化學
主要內容是用熱力學第一定律研究“化學反應熱”方面的問題。在化學反應中，一摩爾物質的變化（指主要的生成物或反應物）所吸收的熱量名為化學反應熱，簡稱為反應熱。根據熱力學第一定律知道，在定溫、定壓（或定容）下發生的化學反應，其反應熱Qp（或Qp）等於反應過程焓（或內能）的變化 ΔH(或ΔU)。
化學平衡
溶液理論
相關概念
（1）體系與環境
體系：我們研究的對象，稱為體系。環境：體系以外的其他部分，稱為環境。例如：我們研究杯子中的H2O，則H2O是體系，水面上的空氣、杯子皆為環境。當然，桌子、房屋、地球、太陽也皆為環境。但我們著眼於和體系密切相關的環境，即空氣和杯子等。又如：若以N2和O2混合氣體中的O2作為體系，則N2是環境，容器也是環境。
（2）狀態與狀態函式
狀態：由一系列表征體系性質的物理量所確定下來的體系的一種存在形式，稱為體系的狀態。狀態函式：確定體系狀態的物理量，是狀態函式。
（3）狀態與途徑
過程：體系的狀態發生變化，從始態到終態，經歷了一個熱力學過程，簡稱過程。若體系在恆溫條件下發生了狀態變化，則體系的變化為“恆溫過程”。若體系變化時和環境之間無熱量交換，則稱為“絕熱過程”。
途徑：完成一個熱力學過程，可以採取不同的方式。我們把每種具體的方式，稱為一種途徑。過程著重於始態和終態，而途徑著重於具體方式。
（4）體積功
化學反應過程中，經常發生體積變化。體系反抗外壓改變體積，產生體積功。
（5）熱力學能
體系內部所有能量之和，包括分子原子的動能、勢能、核能、電子的動能，以及一些尚未研究的能量，熱力學上用符號U表示。雖然體系的內能尚不能求得，但是體系的狀態一定時，內能是一個固定值，因此，U是體系的狀態函式。
