工程热力学14-化学热力学基础.ppt

即对于 T~V 过程和 T~P 过程（包括绝热 V 和绝热 P ）都有 当 将式（13-28）代入式（13-33），可得化学反应一般判据 因为化学计量系数 有正有负，不方便，改用 为反应计量系数， 为生成物计量系数，于是式（13-34）又可表示为 正反应自发进行 逆反应自发进行 反应达到平衡 可见，化学反应总是向着减小反应物和生成物的化学势差（反应势） 的方向进行。 3. 平衡常数 对任一化学反应 由式（13-34）总有 对多组元任一组元的化学势 对单一组元的化学势 对于多元的理想气体反应系统，其中任一组元的特性与其单独存在时的纯物质相同。 对于简单可压系统，当T，P不变时，纯物质摩尔自由焓完全确定的，因而总自由焓为 纯物质的化学势 即纯物质的化学势就等于该纯物质的摩尔自由焓。 显然，对一定化学反应， 的值只与温度有关，从而式（13-37）右侧 也只与温度有关。当温度一定时， 为常数，定义 将式（13-36）代入（d）后，再经整理可得 式中， — 反应在 T，P0（1atm）下进行时自由焓变化。 此式说明： 当 时，正向反应可自发进行； 当 时，逆向反应可自发进行； 称为平衡常数，对一定的化学反应，当温度一定时， 为常数。 引入 后，式（13-37）又可写为。 第十四章 化学热力学基础 14-1 概说 重要性 1. 热→功转换过程涉及到化学反应 燃料燃烧：化学能→热能→机械能 2. 新能源及环保要求有化学热力学知识 燃料电池、污水处理、生命体内能量转换 主要内容 1. 化学反应系统中的能量转换关系（热力学第 一定律及其应用） 2. 化学反应进行的方向，化学平衡判断（热力 学第二定律及其应用） 主要区别 1. 热力学能 — 动能 — 势能 — 化学能 2. 热力状态确定至少有三个独立参数，增加一个组分参数 例如： 3. 系统总功 4. 物理单位 用摩尔（mol）不用公斤（Kg） 学习方法 抓住主要概念和主要公式的推导思路和应用 14-2 热力学第一定律在化 学反应系统中的应用 一般形式 式中 Q — 反应热 Wtot — 热力系与外界交换的总功 u — 包括化学能 a) 闭口系定容过程 则 1、化学反应系统的能量方程 b)闭口系定压过程 c) 稳流开口系 （忽略动势能变化） 表明：闭口系定压过程与稳定开口系过程具有相同的反应热表达式 化学反应四种基本热力过程 不作有用功的 定温 — 定容过程 定温 — 定压过程 绝热 — 定压过程 绝热 — 定容过程 各类过程能量方程—反应热如下： 定温 — 定容过程： 定温 — 定压过程： 式中 QV，QP 定义中包括定温，Wu=0条件 焓基准 — 标准生成焓 存在如下关系 如反应物和生成物均为理想气体，由 可得 绝热 — 定容过程： 绝热 — 定压过程: 规定： 1）化学标准状况： 2）标准状况下的定压热反应称为标准定压热效应，记为 3）稳定的单质在标准状况下的焓值为零—焓基准点 4）标准生成热 — 稳定单质在标准状况下生成化合物的热效应 即生成反应的标准定压热反应 Qp0 — 称为标准生成热，因用焓表示的，习惯上又称为标准生成焓，记为 Hf0 标准生成焓是（单质→化合物）生成反应的一个过程量，因为 ，精确测量 得到。对于指定的化合物生成反应是不稳定的， 就是一个确定常数，也就意味着在标准 (25℃,1atm)状况下，指定化合物的 是一个常数而与达到此状态的路径无关。因此作为标准状况下，化合物的焓值 可以脱离生成反应过程而独立加以应用，应用之一就是计算化学反应热 。 3. 利用标准生成焓计算化学反应热 以标准生成焓 为基础，可以计算物质在任务 时的 焓值 不作有用功的定压过程反应热 此式有诸多用途：计算任意反应物、生成物温度，任意压力下的定压过程 的反应热。 若反应物和生成物温度相同，都是T，则可得到T温度下的定压热效应Qp(T) ， 若过程在