【正文】 ????? TCTmcqqqm o l0 1 5 )1/(m o )( 1 ????? ??1m m o o l0 1 5 ??????? ?qq計(jì)算在該條件下聯(lián)氨完全燃燒所放出的熱量。 圖 彈式量熱計(jì) 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 37 對(duì)于 不發(fā)生相變 和 化學(xué)變化 的均相封閉系統(tǒng)，不做非體積功 ，熱容的定義是： 1JK??熱容單位： 系統(tǒng)升高單位熱力學(xué)溫度時(shí)所吸收的熱 dTqC ??mCc ?比熱容 比熱容單位： 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 38 （ 1） 反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法 設(shè)有 n mol物質(zhì)完全反應(yīng)，所放出的熱量使彈式量熱計(jì)與恒溫水浴的溫度從 T1上升到 T2，彈式量熱計(jì)與恒溫水浴的熱容為 C (J 摩爾反應(yīng)熱 指當(dāng)反應(yīng)進(jìn)度為 1 mol時(shí)系統(tǒng)放出或吸收的熱量。 B,0n BnB?首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 35 引入反應(yīng)進(jìn)度的優(yōu)點(diǎn)： 在反應(yīng)進(jìn)行到任意時(shí)刻，可以用任一反應(yīng)物或生成物來(lái)表示反應(yīng)進(jìn)行的程度，所得的值都是相同的，即： GD E FD E F Gdd d dd nn n n?? ? ? ?? ? ? ? ? ???注意 221122H C l H C l??H C l2ClH22 ??應(yīng)用反應(yīng)進(jìn)度，必須與化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程相對(duì)應(yīng)。 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 33 5. 化學(xué)計(jì)量數(shù) 一般用化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程表示化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量守恒關(guān)系， 通式為： B0BB?? ??B 稱為 B 的化學(xué)計(jì)量數(shù)。 （ 3） 系統(tǒng)變化一個(gè)循環(huán)后，系統(tǒng)和環(huán)境均恢復(fù)原態(tài)，變化過(guò)程中無(wú)任何耗散效應(yīng)。 設(shè)想如果你要把 20℃ 的水燒開(kāi)，要完成 “ 水燒開(kāi) ” 這個(gè)過(guò)程，你可以有多種具體的 “ 途徑 ” ：如可以在水壺中常壓燒；也可以在高壓鍋中加壓燒開(kāi)再降至常壓。 過(guò)程（ process） 4. 過(guò)程與途徑 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 29 從始態(tài)到終態(tài)的具體步驟稱為途徑。 如 P1=P2=Psu，稱 等壓過(guò)程 。由此可以得出什么結(jié)論？ 思考 ： 摩爾體積 (體積除以物質(zhì)的量 )是什么性質(zhì)的物理量？ 答：力和面積都是廣度性質(zhì)的物理量。仔細(xì)分析這些性質(zhì)就會(huì)發(fā)現(xiàn)，它們有的值與物質(zhì)量有關(guān)，有的具有加和性，有的無(wú)加和性。 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 23 狀態(tài)函數(shù)的特性可描述為： 異途同歸，值變相等； 周而復(fù)始，數(shù)值還原 。 圖 狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì) 以下例子說(shuō)明：當(dāng)系統(tǒng)由始態(tài)變到終態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)壓力 p和體積 V的變化量與途徑無(wú)關(guān)。 如系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)都處于定值，則系統(tǒng)為平衡態(tài)。 答：在此條件下，存在 3相（氣、液、固各一相） 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 21 3. 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù) 狀態(tài)函數(shù) 用于表示系統(tǒng)性質(zhì)的物理量 X 稱狀態(tài)函數(shù)，如氣體的壓力 p、體積 V、溫度 T 等。 當(dāng)系統(tǒng)中不同種固體達(dá)到了分子程度的均勻混合，就形成了“固溶體”，這時(shí)就 一 個(gè)相。 單相：（乙醇 —水） 兩相：（苯 —水 ） 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 19 固體 ，一般有 一種固體就有一個(gè)相 。如 密度、折射率、組成 等 根據(jù)相的概念，系統(tǒng)可分為： ?單相（均勻）系統(tǒng) ?多相（不均勻）系統(tǒng) 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 18 系統(tǒng)中相的總數(shù)稱為相數(shù)，用 ? 表示。 孤立系統(tǒng) (2) 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 16 開(kāi)放系統(tǒng) 有物質(zhì)和能量交換 封閉系統(tǒng) 只有能量交換 隔離系統(tǒng) 無(wú)物質(zhì)和能量交換 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 17 2. 相 系統(tǒng)中任何物理和化學(xué)性質(zhì) 完全相同的、均勻部分稱為相。 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 10 目錄 反應(yīng)熱的測(cè)量 反應(yīng)熱的理論計(jì)算 常見(jiàn)能源及其有效與清潔利用 清潔能源與可持續(xù)發(fā)展 選讀材料 核能 Ⅰ . 核燃料和核能的來(lái)源 Ⅱ . 核電的優(yōu)勢(shì)與發(fā)展趨勢(shì) 本章小結(jié) 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 11 1 .1 反應(yīng)熱的測(cè)量 系統(tǒng)：作為研究對(duì)象的那一部分物質(zhì)和空間。 ? 了解狀態(tài)函數(shù)、反應(yīng)進(jìn)度、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的概念和熱化學(xué)定律。 定義： 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 5 ?無(wú)機(jī)化學(xué)：無(wú)機(jī)物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和無(wú)機(jī)化 學(xué)反應(yīng)過(guò)程。 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 2 年輕： 化學(xué)學(xué)科與其他學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合，形成了許多極具生命力的邊緣學(xué)科，如： 生物 藥學(xué) 天文 醫(yī)學(xué) 化學(xué) 計(jì)算 材料 計(jì)算 化學(xué) 生物 化學(xué) 藥物 化學(xué) 材料 化學(xué) 天體 化學(xué) 醫(yī)用 化學(xué) 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 3 化學(xué)是研究和創(chuàng)造物質(zhì)的科學(xué)，同工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 和國(guó)防現(xiàn)代化，同人民生活和人類社會(huì)等都有 非常密切的關(guān)系。 古老： 化學(xué)的歷史淵源非常古老，自從有了人類，化學(xué)便與人類結(jié)下了不解之緣。 鉆木取火，用火燒煮食物，燒制陶器，冶煉青銅器和鐵器 等等。 化學(xué)是一門中心性的、實(shí)用的和創(chuàng)造性的科 學(xué)，主要是研究 物質(zhì)的分子轉(zhuǎn)變規(guī)律的科學(xué) 。 ?有機(jī)化學(xué)：碳?xì)浠衔锛把苌? ?分析化學(xué)：測(cè)量和表征物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu) ?物理化學(xué)：所有物質(zhì)系統(tǒng)的化學(xué)行為的原理、規(guī)律和 方法 ?高分子化學(xué)：高分子化合物的結(jié)構(gòu)、性能與反應(yīng)、 合成方法、加工成型及應(yīng)用。理解等壓熱效應(yīng)與反應(yīng)焓變的關(guān)系、等容熱效應(yīng)與熱力學(xué)能變的關(guān)系。 環(huán)境：系統(tǒng)之外，與系統(tǒng)密切聯(lián)系的其它物質(zhì)和空間。所謂均勻時(shí)指其分散度達(dá)到 分子或離子大小 的數(shù)量級(jí)。 氣體 ：通常任何氣體均能無(wú)限混合，不論有多少種氣體混合， 只有一個(gè)氣相 。兩種固體粉末無(wú)論混合得多么均勻，仍是兩個(gè)相。 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 20 思考 ： 1) ， (0176。 當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)確定后，系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)就有確定的數(shù)值。 狀態(tài)變化時(shí)，系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)也必然發(fā)生部分或全部變化。 外壓從 3p186。 狀態(tài)函數(shù)的微小變化在數(shù)學(xué)上具有 全微分 的性質(zhì)。狀態(tài)函數(shù)按其性質(zhì)可分為兩類 ： 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 25 廣度性質(zhì)和強(qiáng)度性質(zhì) 廣度性質(zhì)： 又稱為 容量性質(zhì) ，它的 數(shù)值與系統(tǒng)的物質(zhì)的量成正比 ， 其量值具有 加和性 ，如體積、質(zhì)量等。壓力是強(qiáng)度性質(zhì)的量。 T1=T2=Tsu，稱 等溫過(guò)程 。 途徑 (path) 對(duì)同一個(gè)過(guò)程可有不同的途徑。 可逆過(guò)程 體系經(jīng)過(guò)某一過(guò)程，由狀態(tài) Ⅰ 變到狀態(tài) Ⅱ 之后，如果通過(guò)一個(gè)過(guò)程能使體系和環(huán)境都完全復(fù)原，這樣的過(guò)程稱為可逆過(guò)程。 （ 2） 過(guò)程中的任何一個(gè)中間態(tài)都可以從正、逆兩個(gè)方向到達(dá)； 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 32 可逆過(guò)程中的每一步都接近于平衡態(tài)，可以向相反的方向進(jìn)行， 從始態(tài)到終態(tài) ，再?gòu)慕K態(tài)回到 始態(tài)，系統(tǒng)和環(huán)境都能恢復(fù)原狀。符號(hào)規(guī)定： 反應(yīng)物： ?B為負(fù)；產(chǎn)物： ?B為正。 例如 當(dāng) ? 都等于 1 mol 時(shí)，兩個(gè)方程所發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的量顯然不同。即 qm=q /ξ 當(dāng)需要測(cè)定某個(gè)熱化學(xué)過(guò)程所放出或吸收的熱量，一般可以利用測(cè)定一定組成和質(zhì)量的某種介質(zhì)的溫度改變來(lái)進(jìn)行計(jì)算。K1)， 比熱容為 c(J 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 41 （ 2）熱化學(xué)方程式 表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式稱為熱化學(xué)方程式。 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 42 思考 ： qp與 qv相同嗎？ 。例如反應(yīng)： 2C(s) + O2(g) = 2CO(g) 思考 ： 為什么上述反應(yīng)的反應(yīng)熱無(wú)法實(shí)驗(yàn)測(cè)定？ 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)法控制生成產(chǎn)物完全是 CO而一點(diǎn)也不產(chǎn)生 CO2 。 能量守恒定律 熱力學(xué)第一定律 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 45 熱力學(xué)第一定律 是能量守恒與轉(zhuǎn)化定律在熱現(xiàn)象領(lǐng)域內(nèi)所具有的特殊形式，說(shuō)明 熱力學(xué)能、熱和功之間可以相互轉(zhuǎn)化，但總的能量不變。 （ 1）熱力學(xué)第一定律的文字表述 首頁(yè) 上一頁(yè) 下一頁(yè) 末頁(yè) 46 (2)熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 設(shè)想系統(tǒng)由狀態(tài)（ 1）變到狀態(tài)（ 2），系統(tǒng)與環(huán)境的 熱交換為 q， 功交換為 W， 則系統(tǒng)的熱力學(xué)能的變化為： 熱力學(xué)能的單位： JΔU =U2U1= q + w 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是能量守恒定律在熱力學(xué)中的的應(yīng)用。 思考 ： 同樣的物質(zhì)，在相同的溫度和壓力下，前者放在10000m高空，以 400m/s飛行的飛機(jī)上，后者靜止在地面上。 用 q表示。 由于系統(tǒng)體積發(fā)生變化而與環(huán)境所交換的功稱為體積功 w體