相平衡与相图

变化时，系统和它的环境的能量之和总是守恒的。能量变化ΔE与变化从开始到结束的路径是没有关系的。

在实验室里，研究的大多数反应和相变是在恒压的条件下进行的。那么就只有压力（P）通过体积变化（ΔV）来做功，

W = PΔV 并且 ΔP = 0 [5]

那么

Q = ΔE + PΔV [6]

由于系统的热，或者焓H，定义为：

H = E + PV [7]

ΔH = ΔE + PΔV [8]

所以：

ΔH = Q – W + PΔV [9]

或者说：

ΔH = Q [10]

如果在反应中ΔH是负的，那么反应称为放热反应，因为它放热，而吸热反应吸热。融化是吸热反应，但它的逆反应，结晶是放热反应。

6．熵和自由能

如果一种气体液化为液体，液体凝固为晶体，内在的有序性上升。相似的，如果一个完美晶体降温至0°K，原子停止运动。熵，符号为S，是系统混乱度的一种衡量标准，在0°K，完美晶体的熵为零。

绝对温度T和熵变ΔS的乘积TΔS称为熵因子，它和系统的焓变ΔH有相同的单位（Joules/mole）。在恒压P下，这两个能量的改变量可以通过吉布斯自由能关系式联系在一起：

ΔF = ΔH – TΔS [11]

其中

F = H – TS [12]

所有物质系统具有的一种自然趋势是，从高能状态转变为低能状态。系统也趋向于使系统具有更大的混乱度，因而熵因子TΔS增加。自由能变，ΔF，表达了这两种相反的趋势的