第一章热化学能源.ppt

讨论热力学第一定律 定压或定容下只作体积功的反应或过程 （1）定容只作体积功 ΔV= 0 ΔU = q + W ΔU = qV + （ -PΔV ） ∵ΔV= 0 ∴ΔU = qV 在只作体积功的反应中系统内能的变化在数值上等于定容热效应qV 说明：功的形式多种多样，如气体膨胀或压缩，作体积功。体积功之外的称为有用功. 机械功 W=Fdx，电功 W=EQ (电池在电动势E作用下迁移了电荷Q) 一般化学反应只作体积功，体积功W= -PΔV 问 题 为何W= -PΔV ？ 设用一热源加热气缸里 的气体，由V1 膨胀到V2 ， 活塞移动距离 l ，系统反 抗恒定的外力F 而作了体 积功W。 （2）定压只作体积功 ΔP = 0 ???????????????? ?ΔU = q + W????????????????? ?U2-U1 = qP - PΔV = qP? -P(V2-V1)???????????????? ?(U2 + PV2)-(U1 + PV1) = qP ? ? 若令?????? H ≡ U + PV??? （H为焓）?? 则???? ?? ? H2 - H1 = qP ???????????????? ΔH = qP? 在只作体积功的反应或过程中，反应的焓变在数值上等于定压热效应qP 焓（ H ≡ U + PV ）的性质 焓H 和内能U 一样，其绝对值是无法测量的。 对于一个反应或过程来说 ΔH ＜0，为系统放热 ΔH＞0，为系统吸热 正逆反应或过程的热效应数值相等，符号相反，即 ΔH正＝-ΔH逆 因为U、P、V 都是状态函数，所以焓H 也是状态函数。其变化ΔH 只与系统的始态和终态有关，而与变化的途径无关。 焓没有确切的物理意义，它的定义是由式子 H ≡ U + PV 　所规定的 不能把它误解为是“体系中所含的热量” 我们定义新函数Ｈ，完全是因为它在实用中很重要。有了它，在处理热化学问题时就方便多了．虽然体系的焓的绝对值目前还无法知道，但在一定条件下我们可以从体系和环境之间的热量的传递来衡量体系的焓的变化值．在只作体系功的条件下，体系在等压过程中所吸收的热量全部用于使焓增加．由于一般的化学反应大都在等压下进行，所以焓更有实用价值。 （3）q V ?与q P 的关系 H = U + PV Δ H = Δ U + Δ（PV） 对于有气体参与的反应，且气体为理想气体，则在定温定压下： Δ（PV） = P ΔV = Δνg RT （Δνg 为反应式中气体生成物总的化学计量数－气体反应物总的化学计量数） qp= qv+Δνg RT 思考题 已知某反应 aA(g) + bB(g) = gG(g) + dD(g) ，问在什么情况下该反应的 qV ?= qP ?？ 大飞机 大功率运载火箭 液氢氧发动机 大功率 →高能燃料（热能转化为动能） →反应放出热量（越多越好） →如何获得反应热（测量或计算） 问298.15K下 H2 + 1/2O2 → H2O 能放出多少热？ 第一章 热化学 能源 两个基本概念：系统和环境 例如，研究结晶硫酸铜的溶解过程时，可将结晶硫酸铜和水溶液作为系统，环境就是三角瓶及瓶外的周围物质 1.1 反应热效应的测量 系统与环境之间关系 系统与环境间既有物质交换，也有能量交换 → 敞开系统 系统与环境间仅有能量交换，没有物质交换 → 封闭系统 系统与环境间既无物质交换，也无能量交换 →孤立系统（又称封闭且绝热系统） 根据系统和环境之间进行的物质和能量交换的不同，可把系统分为敞开系统、封闭系统和孤立系统三类 注 意 系统与环境的划分是人为的。因此，在不同的研究工作中系统与环境的范围是可以变化的。如图：若选取硫酸铜晶体作研究对象(系统)，则水、三角瓶及瓶外物质均为环境；若选取盛有硫酸铜溶液的整个三角瓶内的物质为研究对象(系统)，则只有三角瓶及瓶外物质才