[理学]02第二章.ppt

解： NH3(g)的生成反应为： 由基希霍夫公式得: 代入基希霍夫公式，并积分得: 最高火焰温度 恒压燃烧过程 系统无任何热 损失于环境 (恒压绝热) 火焰： 最高温度： 4. 非恒温反应过程热的计算举例 最高爆炸温度： 爆炸： 系统恒容反应因T、p升高引起的 破坏。 即： （恒容绝热） 例P86 2.8.5 始态: CH4+过量100%空气 25℃、101.325kPa条件下燃烧 过程： 求： 最高火焰温度 解： 甲烷燃烧反应为 CH4(g)+2O2(g ) = CO2(g)+2H2O(g) 1. 2. 确定具体反应物质 CH4 ? 1mol 基准: 理论耗氧 O2 ? 2mol 实际配料用氧 O2 ? 4mol 空气中随氧带入氮N2? 4 :0.21=N2 :079 N2=15.05mol 3. 确定反应产物 CO2、H2O 、剩余O2、惰性物质N2 4. 画出状态图。 设实际燃烧产物所能达到的最高温度为t t1=25℃，Ⅰ p1=101.325kPa CH4(g)1mol O2 4mol N215.05mol t2， p2=p1 Ⅱ CO2(g) 1mol H2O 2mol O2 2mol N2 15.05mol t3=25℃，Ⅲ 标准态 CH4(g)1mol O2 4mol N215.05mol t4= t3,标准态,Ⅳ CO2(g) 1mol H2O 2mol O2 2mol N2 15.05mol = 0 ∴D H= 1 4 D H = 0 1 3 代入数据解方程得： T=1479K 即：t =1181℃ 作业：2.10; 2.17; 2.28(1); 2.31 §2.10 可逆过程与可逆体积功 1.可逆过程(reversible process) 系统内及系统与环境间在一系列无限接近平衡条件下进行的过程。 过程中的每一步都接近于平衡态，可以向相反的方向进行，从始态到终态，再从终态回到始态，系统和环境都能恢复原状。 可逆过程的特点： (1)状态变化时推动力与阻力相差无限小，系统与环境始终无限接近于平衡态； (3)系统变化一个循环后，系统和环境均恢复原态，变化过程中无任何耗散效应； (4)恒温可逆过程中，系统对环境作最大功，环境对系统作最小功(考虑到功的符号，可逆过程所做的功最小) 。 (2)过程中的任何一个中间态都可以从 正、逆两个方向到达； 气体可逆膨胀压缩过程 设在恒温下，一定量理想气体在活塞筒中克服外压pamb,经4种不同途径，体积从V1膨胀到V2所作的功。 ?自由膨胀（free expansion） ?一次恒外压膨胀(pamb保持不变) 因为 pamb=0 系统所作的功如阴影面积所示。 ?多次恒外压膨胀 1)克服外压为p ，体积从V1 膨胀到V ； 2)克服外压为p ，体积从V 膨胀到V ； 可见，外压差距越小，膨胀次数越多，做的功大小也越多。 所作的功等于3次作功的加和。 3)克服外压为p ，体积从V 膨胀到V 。 2 2 ?外压比内压小一个无穷小的值 相当于一杯水，水不断蒸发，这样的膨胀过程是无限缓慢的，每一步都接近于平衡态。所作的功为： 这种过程近似地可看作可逆过程，所作的功大小最大。 理气恒温时 ?一次恒外压压缩 在外压为p1下，一次从V2 压缩到V1，环境对系统所作的功（即系统得到的功）为： 压缩过程 将体积从 压缩到 ，有如下三种途径： ?多次恒外压压缩 第一步：用p 的压力将系统从V2 压缩到V ； 第二步：用p 的压力将系统从V 压缩到V ； 第三步：用p1 的压力将系统从V 压缩到V1 。 整个过程所作的功为三步加和。 ?可逆压缩 如果将蒸发掉的水气慢慢在杯中凝聚，使压力缓慢增加，恢复到原状，所作的功为： 则系统和环境都能恢复到原状。 理气恒温时 2.可逆体积功的计算 (1)理想气体恒温可逆体积功 DU = 0, DH = 0, Q = －W 小结: 从以上的膨胀与压缩过程看出，功与变化的途径有关。虽然始终态相同，但途径不同，所作的功也大不相同。显然，可逆膨胀，系统对环境作最大功；可逆压缩，环境对系统作最小功。考虑到功的符号，可逆过程所做的功最小。 为计算方便，引入平均摩尔定压热容 * 5. 平均摩尔热容 定义：物质的量为n的物质，在恒压且非体积功为零的条件下，若温度由T1升至T2时吸热Qp，则该温度范围内的平均摩尔定压热容 定义式为 §2.5 相 变 焓 系统