1-燃烧与热化学全解.ppt

几点结论： （1）T不变，P升高，CO2离解减弱 （2）P不变，T升高，CO2离解增强 即： 反应处于平衡状态时，若系统发生变化，则平衡会向减弱变化的方向移动 * 和 式中Nreac =Nprod=10.52kmol. 重组并求解有 Tad Tad=2889K * 热力学第二定律，究竟想说明什么？？ * 热力学 * 热力学 * 功可以直接并完全成转化为热，但反过来无法实现 * 化学平衡 在高温度燃烧过程中，,燃烧产物不是简单的理想产物的混合物 主要成分离解，产生次要成分 * 例 碳氢化合物在空气中燃烧的理想产物是 CO2,H2O,O2, and N2. 但如果解离就会产生以下和物质: H2,OH,CO,H,O,N,NO, 还可能有其他的许多. 如何确定在给定的温度和压力下的产物的摩尔分数 元素守恒： C, H, O, 和N 的原子数不变 * 化学平衡一例 N2 和H2的反应 N2(g) + 3H2(g) =2NH3(g) * 平衡常数方法 如何去求与计算平衡的组份。 下述平衡常数的计算限定在理想气体的应用。 * 第二定律的因素 化学平衡的来源是热力学第二定律。 终止状态(temperature,pressure, and composition) 不仅受第一定律的约束----second law * 考察一个反应 如果最终温度很高，CO2 会分解. 假设产物仅为 CO2, CO, 和 O2,有: * ? 是CO2 的分解分数. Tad 是分解分数 ?的函数: ?=1, 无放热，并不发生变化。 ?=0, 放出最大的热。 一个思想试验：改变?：产物混合物的焓可计算： * 各组分的熵可以求得： * * 将混合物的熵与 ?关系图示出来看到： 对反应 CO+0.5O2=CO2在 1- ?=0.5 时达到最大值， 对于我们目前的条件 第二定律要求 : dS?0 * 由于dS 是正的，系统的组成自发地趋向最大熵的一点。 正式地，平衡条件可写为： * 小结论 一个孤立系统，固定内能、体积和质量，如果应用第一定律、第二定律和状态方程就可以获得平衡的温度、压力和化学组成。 * 吉布斯函数 问题是绝大部分系统不是孤立体系，所以上面的结论很重要，但不实用。 * 例：要求给定温度、压力和化学当量下混合物的组成： 引入 Gibbs free energy, G, 来代替熵，成为一个重要的热力学参数. * The Gibbs free energy 定义为： 第二定律表示为： * Gibbs Free Energy Define Gibbs free energy G = H - TS 热力学 状态函数 = U + PV -TS dG = dU +PdV + VdP -TdS -SdT 代入克劳修斯不等式 * * 定压定温 G 将趋向最小值 平衡 自发变化 很多过程是等温等压的,常用 化学反应 常 T, P 反应物? 产物 吸热 ?H is positive 放热 ?H is negative time G * * * 燃烧热 → 热值 ?hc * 热值 燃料的热值（heating value） 定义为燃料在稳态的条件下完全燃烧时产物的状态返回到反应物的状态所放出的热量. 燃料的热值等于燃料燃烧焓的绝对值 Heating value = hc (kJ/kg 燃料) * 高位与低位热值 Higher Heating Value H20 is condensed to a liquid Lower Heating Value H20 is remains a vapor HHV = LHV + Latent Heat of Vaporization * 高位热值 当产物中的水是液相时的热值为高位热值，当产物中的水是气相时的热值为低位热值。 它们的关系为 HHV = LHV + (Nhfg) (kJ / kmol fuel)式中， N 是产物中H2O的摩尔数是在 25oC下水的蒸发焓. H2O * 例 2.4 A. 计算 298 K下气态的 n-decane, C10H22, 的高位与低位热值，以每千摩尔和每千克燃料计. n-decane的分子量 is 142.284. B. 如果n-decane在298K下的蒸发潜热是359 kJ/kgfuel 液态 n-decane的高位热值与低位热值是多少? * 解 A. 对 1 mole 的C1