化学火用.ppt

5.5.2 火用的计算 化学火用 定义：处于环境温度和压力下的体系，与环境之间进行物质交换（扩散或化学反应），最后达到与环境平衡所做的最大功。 需确定：环境基准，基准物和浓度。 P120 表5-1，5-2 5.5.2 火用的计算 ①不同的化学火用数据，所选的环境基准态可能不同 ②不能以一种物质作为两种元素的环境基准物，否则无法分割得出每种元素数据。 5.5.2 火用的计算 例：某厂有两种余热可利用，一种是高温排烟余热，Q1＝41.86KJ/h，温度为800?C ，另一种是低温排水余热， Q2＝125.56KJ/h，温度为80?C ，设环境温度为25 ?C ，试求两种余热中的火用。 5.5.2 火用的计算 1）环境和环境状态 ⑴环境：一般指恒T、P、x下的庞大静体系，如大气、海洋、地壳等。 ⑵环境状态：热力学物系与环境处于完全平衡时的状态，常用T0、P0、H0、S0等表示。 5.5.2 火用的计算 2）稳流体系的火用的计算 化工生产中经常碰到稳定流动的物系，对于稳流物系火用的计算也相当重要。稳定流动物系的火用是指稳流物系从任意状态（T，P，H，S）以可逆方式变化到环境状态（T0，P0，H0，S0）时，所能做出的最大有用功 5.5.2 火用的计算 对于稳流体系，从状态1→状态2，其动能、位能可忽略不计 则： 　　Wid=(H2-H1)-T0(S2-S1) 5.5.2 火用的计算 故当体系由任意状态（P，T）变到基态（P0，T0）时，则上式Wid的负值就是入口状态物流的火用。 EX＝－Wid =－[(H0-H)-T0(S0-S)] = (H-H0)-T0(S-S0) 此为火用的基本计算公式 5.5.2 火用的计算 　当动能和位能不能忽略时，物流火用还应把动能火用和位能火用加进去，由于动能和位能都可全部转化为有效的功，因此两项的火用就上其本身。 5.5.2 火用的计算 3）功、电、机械能的火用 　　全部为火用　　EX=W 5.5.2 火用的计算 4） 热量的火用ExQ 定义：物系传递的热量，在给定的环境条件下，以可逆方式所能做出的最大有用功。 　　设想一个卡诺热机，可逆吸收热量Q，排向低温热源（自然环境）的热量为Q0，则卡诺热机作出的理想功就是热量火用。 5.5.2 火用的计算 根据卡诺热机效率 5.5.2 火用的计算 ⑴ 恒温热源热量的火用 5.5.2 火用的计算 ⑵ 变温热源热量的火用 当热源温度并不恒定为T，而是由T变到T0，放出热量Q，此时，对于变温热源： 　　　　 5.5.2 火用的计算 － 5.5.2 火用的计算 　　由上式可看出，热的火用小于热量，热的火用的大小不仅与热量Q有关，还与环境温度T0及热源温度T有关，当T0确定后，能级（单位热量的火用）就只与热源的温度有关。 当T越高，　Ω越大 当T＝T0时　Ω＝0 即在寂态下，传递的热量Q无法转换为有用功。 5.5.2 火用的计算 5）压力火用 对于等温过程 5.5.2 火用的计算 由力不平衡引起的压力火用为： 5.5.2 火用的计算 若对于理想气体　　 　　　　 每摩尔的火用 5.5.2 火用的计算 6）物系的火用 物系的火用一般分为两种情况，一种是物理火用，另一种是化学火用。 ⑴ 物理火用：物系由于T、P与环境（T0 P0)不同而具有的火用。 ⑵ 化学火用：物系在环境的T0、P0下，由于组成与环境不同而具有的火用。 5.5.2 火用的计算　 物理火用：体系由所处的状态变化到环境，由于其温度与压力不同于基态时所具有的火用。EXph 5.5.2 火用的计算 上式表明，任何均相系统的物理火用可分解为两部分，其一是在压力不变下，由热不平衡引起的热的火用，其二是在环境温度不变时，由力不平衡引起的压力火用。