第一章 热力学第一定律第五节～第八节.ppt

* 第一章 热力学第一定律 * 【解】各物质的物质的量的变化为： * 第一章 热力学第一定律 * 反应进度的值与用方程式中哪种求取无关，与方程式的写法有关。 如果反应进度为 时，反应的总热量为 ( ), 则反应进度为1mol时，反应的热量为： 、 称为摩尔反应热，单位为kJ·mol-1。 * 第一章 热力学第一定律 * 三、热化学方程式 标明了反应的热效应 （或 ）、反应条件（T、p）和物质的状态（g、s或aq等）的化学方程式称为热化学方程式。 如果反应是在标准条件下进行，反应热以 表示。 * 第一章 热力学第一定律 * 例如：298.15 K时： * 第一章 热力学第一定律 * * 第一章 热力学第一定律 * 式中aq表示水溶液， 表示无限稀释的溶液。 当物质的状态、反应方程式进行的方向和化学计量数等不同时，热效应的数值和符号也不同。 * 第一章 热力学第一定律 * * 第一章 热力学第一定律 * * 第一章 热力学第一定律 * 若 为常数： 这时，若体系对外作功，内能下降，体系温度必然降低，反之，则体系温度升高。因此绝热压缩，使体系温度升高，而绝热膨胀，可获得低温。 * 第一章 热力学第一定律 * 对于绝热可逆过程： 对于等温可逆过程： 由于 ，因此 ，所以： * 第一章 热力学第一定律 * * 第一章 热力学第一定律 * 【例1-8】3mol单原子理想气体从300K、400kPa膨胀到终态压力为200kPa。若分别经过下列过程： （1）绝热可逆膨胀； （2）绝热等外压200kPa膨胀至终态。 试计算两过程的Q、W、 和 。 * 第一章 热力学第一定律 * 【解】（1）此过程的始态、终态如下： 对于单原子理想气体，有： * 第一章 热力学第一定律 * 由理想气体的绝热可逆过程方程式，可求终态温度T2。 * 第一章 热力学第一定律 * * 第一章 热力学第一定律 * （2）此过程为绝热不可逆过程，始态、终态如下： 因为该过程不是绝热可逆过程，所以，不能用上述方法由绝热可逆过程方程式求终态温度T2。 因为是绝热过程，即Q=0，所以： * 第一章 热力学第一定律 * 对于等外压膨胀过程，有： * 第一章 热力学第一定律 * * 第一章 热力学第一定律 * 比较过程（1）与过程（2）的结果，可见，系统从同一始态出发，经绝热可逆和绝热不可逆过程，达到的终态是不同的。当终态的压力相同时，由于可逆过程所作的功大，热力学能降低得更多些，导致终态的温度也就更低些。 * 第一章 热力学第一定律 * 二、热力学第一定律应用于实际气体 （一）节流膨胀 1852年焦耳和汤姆逊 设计了节流膨胀实验。装 置如下图： p2 p1 p2 p1 T1 T2 V1 V2 多孔塞 P1 P2 演示 * 第一章 热力学第一定律 * 这种维持一定的压力差的绝热膨胀称为节流膨胀。 当节流膨胀经过一定时间达到稳定状态后，左、右侧气体的温度稳定不变，实测值分别为T1与T2，且T1≠T2 。 * 第一章 热力学第一定律 * （二）节流膨胀是等焓过程 由于是绝热过程，据热力学第一定律得： 环境对系统作功： 系统对环境作功： 整个过程系统对环境所作的功为： * 第一章 热力学第一定律 * 因此: 移项得： 即: 可见，气体的节流膨胀是一恒焓过程。 * 第一章 热力学第一定律 * （三）Joule-Thomson系数 节流膨胀过程为恒焓过程，对理想气体来说，焓仅为温度的函数，焓不变，则理想气体通过节流膨胀，其温度保持不变。 而对实际气体而言，通过节流膨胀，焓值不变