S是熵 Q是熱能變化 T是絕對溫度; ΔS=ΔQ/T, 兩物體 T高高溫的表示T高, 低溫的表示T低, 當他們倆接觸，熵總是在增加

http://ce.sysu.edu.cn/echemi/phychemi/Item/952.aspx

作者: dialugh (我有一個疑惑)
標題: Thermodynamics 熱力學
時間: Wed Jan  9 01:36:13 2002


-系統內能的變化 = 反應後的熱含量 - 反應前的熱含量
ΔE = E(final) - E(initial)
注意: ΔE>0 是吸熱(entothermic)
       ΔE<0 是放熱(exothermic)                     (這個完全不重要)

-熱力學第一定律: Energy is conserved. (能量守恆)   
     條件: closed system. (必須是封閉系統,即系統本身沒有物質的交換
                           但是允許能量的進出.  i.e保利龍卡計)
     公式: ΔE=q+ω
       定壓下 系統熱量的變化=系統內能的變化+對外做的功

-定壓下,我們給定一個特定名詞"Enthalpy"(焓,ΔH),代表熱含量
       ΔH>0 是 從環境中吸收熱(entothermic)
       ΔH<0 是 放熱於環境中(exothermic)
ΔH= H(product)- H(reactant) (生成物的熱含量之和 減 反應物的熱含量之和)
但ΔH 是寫在熱化學方程式(thermochemical equtions)後的
    i.e. ２H2(g) + O2(g) －> ２H2O(g)   ΔH=-483.6 kJ

由這樣的熱化學方程式,我們就可以得到物質的莫耳熱含量(molar heat capacity)

-standard energy change 標準熱含量變化 ΔH’
25度C一大氣壓下的ΔH  i.e.CH4(g)+２O2(g)－> ２H2O(l)+CO2(g)
              注意此處為"液態"因為在25度c一大氣壓下^


-Hess's Law黑斯定律
能量是一種狀態的函數(state function),不隨反應途徑而改變
ΔH = ΔH1+ΔH2+ΔH3+... 總能量變化等於各步驟能量變化之和

-自發反應(Sponteneos Process)
*自發反應可能和"溫度"有關

-Entropy ("火商" --> 不知道怎麼唸^^")
系統越隨機.越混亂.越不規則,Entropy就越大.

-"亂度"(disorder), ΔS, 單位是J/mol.k
ΔS = S(final) - S(initial)
　　　　ΔH
ΔS =　－－－　(在"可逆"的過程內,外界所給的能量所造成改變的亂度數值量)
　　　　　Ｔ
            　ΔH
i.e H2O(l) －－－> H2O(g)

     外界給的能量ΔH使狀態改變,實際上即是"亂度"的改變

-熱力學第二定律:凡自發過程,亂度傾向於越來越大.
在任何可逆反應時,ΔS(sys) = 0
     不可逆反應時,ΔS(sys) > 0 : 不可逆反應 即 在該溫度下 為自發反應
                                                          系統亂度恆大於0
要注意的是,第二定率也說,全宇宙的亂度是一值在增大的(ΔS恆>0),
            (就是所謂的黑洞說還是啥吧!)

-補充:熱力學第三定律(不會考): 排列整齊的物質,在0度k時,其S=0
                         (因為 S=f(t) 亂度是溫度的函數 可以求亂度值得絕對值)

-Gibbs Free Energy 自由能
公式: ΔG = ΔH- TΔS
       ΔG < 0 :自發反應
           (自由能小就是傾向穩定狀態,凡事物皆傾向穩定,故自發反應傾向自由能小)
       ΔG > 0 :非自發反應
       ΔG = 0 :平衡狀態 (微觀:正逆反應持續進行,速率相等)


-結論:重點就是 能量和亂度的變化 決定是否為自發反應
      因為ΔG是ΔH和ΔS的結合結果,所以搞清楚ΔH和ΔS的間的關係,就可以決定
      一化學反應的自發與否.

最重要的提醒:把講義最後一頁table19.4看懂大概就沒問題啦!還有,有用彩色的部分都
       是重要的觀念是老師說會考的.




p.s.如果我有寫錯請不要懷疑把他指出來大家討論吧 :D

物理化学: - 第 92 頁 - Google 圖書結果

https://books.google.com.hk/books?isbn=7302017646 - 轉為繁體網頁

朱文涛 - 1995 - ‎Chemistry, Physical and theoretical

这只说明在这种特殊条件(等温等压的可逆过程)下, AG 表现出一定的物理意义。由于 G 是状态函数,在任意过程中都有 AG ,但在其他条件下 AG 本身却没有物理意义。

 

熱是粒子震動造成的

第二定律，定義熱流的方向
熱永遠從高溫傳到低溫，功可以轉化成熱，且熱力機做的功無法避免轉化成熱

這有一重要結論──熱平衡
高溫物質將熱能傳到低溫物質，最後粒子震動速率一樣，熱平衡

有句話我很喜歡:
表面上的混亂(ex:熱流的過程)，是系統在消除差別的方式，達到平衡的體現
(數字搜查線某集提到的)
其實就是熱力學第二定律的描述

關於系統不能做功的能量總數，可以用"熵"描述
公式: ΔS=ΔQ/T
S是熵 Q是熱能變化 T是絕對溫度

熵增原理:
假設有兩物體
高溫的表示T高
低溫的表示T低、
ΔQ代表熱能變化(+是吸熱、-是放熱)
當他們倆接觸，
總熵(S)= -Q/T高+Q/T低>0
所以熵總是在增加

利用熵增原理，可以描述時間的方向:
這一定律認為一個孤立系統的熵只能隨著時間流逝不斷增加，而不會減少。熵被認為是無序的量度，因此第二定律隱含著一種由孤立系統的有序度變化所指定的時間方向（也就是說，隨著時間流逝，系統總是越來越無序）。這種不對稱性可用於區分過去和未來。換句話說，孤立系統在未來將越來越無序。


熵也有另一意義，就是:
物質隨著能量的傳遞，分布越趨均勻，混亂

可以用一簡單例子:
當你堆一個沙堡，總是很困難，因為很容易倒掉→趨於混亂
生命體總是在抵抗熵的效應，拚命地把物質聚在一起，但大自然就是會毀掉它

 

　·状态函数（state function）： 系统的一些性质，其数值仅取决于系统所处的状态，而与系统的历史无关；它的变化值仅取决于系统的始态和终态，而与变化的途径无关。具有这种特性的物理量称为状态函数.状态函数的特性可　　描述为:异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。状态函数在数学上具有全微分的性质。　　·状态方程（equation of state）： 系统状态函数之间的定量关系式称为状态方程,对于一定量的单组分均匀系统，状态函数 p, V，T 之间有一定量的联系。
　　·准静态过程： 在过程进行的每一瞬间，系统都接近于平衡状态，以致在任意选取的短时间 dt 内，状态参量在整个系统的各部分都有确定的值，整个过程可以看成是由一系列极接近平衡的状态所构成，这种过程称为准静态过程。
　　·自由度：
　　·自发变化： 某种变化有自动发生的趋势，一旦发生就无需借助外力，可自动进行，这种变化称为自发变化
　　·自由度（degree of freedom）： 确定平衡系统的状态所必须的独立强度变量的数目称为自由度，用字母 f 表示。这些强度变量通常是压力、温度和浓度等。
如果已指定某个强度变量，除该变量以外的其它强度变量数称为条件自由度，用f* 表示