【文章內(nèi)容簡介】 上一頁 下一頁 末頁 39 3).計算： 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與恒溫水浴的溫度從 T1上升到 T2，彈式量熱計與恒溫水浴的熱容為 Cs(JK1)， 比熱容為cs(JK1kg1 )，則： TCTTmcq ?????? s12ss )(首頁 上一頁 下一頁 末頁 40 ∑C 叫做量熱計常數(shù) （ calorimeter constant） 為彈液 (如水 )和熱量計部件 (如杯體，鋼彈 ,溫度計 ,攪拌棒和引燃絲等 )熱容之和。 q＝ {q(H2O)+qb} ＝ {C(H2O)△ T+Cb△ T} ＝ ∑C△ T 首頁 上一頁 下一頁 末頁 41 示例 例 （ P13） 聯(lián)氨燃燒反應(yīng)： N2H4(l)+O2(g)=N2 (g) +2H2O (l) 已知 ： T T cm mg1210O)()HN(211b242???????解 ：燃燒 6 9 0J)()8481 2 1 (])OH()OH([])OH([ b22b2??????????????????? TcTmcqqqm o l0 1 5 )1/(m o )( 1 ????? ??1m o o l0 1 5 ??????? ?qq V , m首頁 上一頁 下一頁 末頁 42 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。其標(biāo)準(zhǔn)寫法是： 先寫出反應(yīng)方程，再寫出相應(yīng)反應(yīng)熱，兩者之間用分號或逗號隔開 。例如： ? 標(biāo)明反應(yīng)溫度、壓力及反應(yīng)物、生成物的 狀態(tài)； 書寫熱化學(xué)方程式時應(yīng)注意： N2H4(l)+O2(g)=N2 (g) +2H2O (l)； 1m o lkJ6 2 0 ????V , mq2H2(g)+O2(g)=2H2O (l)； 1m o lkJ570 ????p , mq若不注明 T, p, 皆指在 T= K， p=100kPa下。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 43 ? 反應(yīng)熱與反應(yīng)式的化學(xué)計量數(shù)有關(guān)； ? 一般標(biāo)注的是等壓熱效應(yīng) qp。 思考 ： qp與 qv相同嗎？ 。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 44 反應(yīng)熱的理論計算 并不是所有的反應(yīng)熱都可以實驗測定。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)熱無法實驗測定？ 實驗過程中無法控制生成產(chǎn)物完全是 CO。 因此，只能用理論方法來計算反應(yīng)熱。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 45 熱力學(xué)第一定律 封閉系統(tǒng)，不做非體積功時，若系統(tǒng)從環(huán)境吸收熱 q， 從環(huán)境得功 w，則系統(tǒng)內(nèi)能的增加 ΔU (U2 – U1)為： ΔU = q + w 熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)是能量守恒定律在熱力學(xué)中的的應(yīng)用。 其中，內(nèi)能現(xiàn)稱為熱力學(xué)能。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 46 1 熱力學(xué)能 符號： U ， 單位： J。 U 是狀態(tài)函數(shù)； 無絕對數(shù)值。 包括分子平動能、 分子振動能、分子 轉(zhuǎn)動能、電子運 動能、核能等 即內(nèi)能 —系統(tǒng)內(nèi)部能量的總和。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 47 在物理或化學(xué)變化的 過程 中，系統(tǒng)與環(huán)境存在溫度差而交換的能量稱為熱。 符號： q ，單位： J； q不是狀態(tài)函數(shù)； 系統(tǒng)吸熱： q 0 ；系統(tǒng)放熱： q 0 2 、熱 熱力學(xué)中將能量交換形式分為熱和功。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 48 功 系統(tǒng)與環(huán)境交換能量的另一種形式 —功 符號： W ， 單位： J。 W 不是狀態(tài)函數(shù)；系統(tǒng)對環(huán)境作功 : W 0； 環(huán)境對系統(tǒng)作功 : W0。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 49 在物理或化學(xué)變化的過程中，系統(tǒng)與環(huán)境除熱以外的方式交換的能量都稱為功。 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 。所有其它的功統(tǒng)稱為非體積功 w ′。 思考 ： 1mol理想氣體，密閉在 1)氣球中， 2) 鋼瓶中；將理想氣體的溫度提高 20186。C時，是否做了體積功？ 1)做體積功， 2)未做體積功。 w= w體 + w ′ 首頁 上一頁 下一頁 末頁 50 等外壓過程中，體積功 w體 = – p 外 (V2 – V1) = – p外 ΔV p p外 = F / A l p外 = F / A， l = ΔV / A 因此，體積功 w體 = F l = –(p外 A) (ΔV/A) = – p外 Δ V 圖 體積功示意圖 首頁 上一頁 下一頁 末頁 51 設(shè)有摩爾氣體放入汽缸內(nèi)，下面有恒溫器，在恒溫下進行。并設(shè)活塞無重量，與汽缸無摩擦。放上 4個砝碼表示 4個大氣壓，用以調(diào)節(jié)外壓。通過兩個途徑恒溫膨脹。 甲：降為 1個大氣壓，一次膨脹，乙 3次。 W甲 =P外 ΔV=ΔV W乙 =（ 3ΔV1+2ΔV2+ΔV3） =（ ΔV+2ΔV1+ΔV2）=（ W甲 +2ΔV1+ΔV2） 由此可見，系統(tǒng)始態(tài)和終態(tài)固定，一次膨脹所做的功小于三次。功與途徑有關(guān)，若外壓無限小，多次功（可逆）最大。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 52 熱 —無序能；功 —有序能；能的品位不同。 一封閉系統(tǒng)，熱力學(xué)能 U1，從環(huán)境吸收熱 q ，得功w，變到狀態(tài) 2,熱力學(xué)能 U2，則有： U1 U2 q 0 w 0 Δ U = q +w 熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 首頁 上一頁 下一頁 末頁 53 1. 2. 2 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與焓 通常把反應(yīng)物和生成物具有相同溫度時，系統(tǒng)吸收或放出的熱量叫做反應(yīng)熱。 根據(jù)反應(yīng)條件的不同，反應(yīng)熱又可分為： ? 定容反應(yīng)熱 恒容過程，體積功 w體 = 0，不做非體積功 w ′=0時，所以， w= w體 + w ′=0 ， qV = ΔU ? 定壓反應(yīng)熱 恒壓過程，不做非體積功時， w體 = – p(V2–V1)，所以 qp = ΔU + p(V2–V1) 可以利用這兩個公式計算反應(yīng)熱。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 54 1 焓 ∵ qP =△ U + p(V2 – V1) = (U2 U1)+ p(V2 – V1) = (U2 + p 2V2) – (U1 + p 1V1) 公式 qp =ΔH 的意義： 等壓熱效應(yīng)即為焓的增量，所以可以通過 ΔH的計算求出 qP 的值。 令 H = U + p V 則 qp =H2 – H1=ΔH H 稱為焓，是一個重要的熱力學(xué)函數(shù)。 思考 ： 焓是狀態(tài)函數(shù)嗎？能否知道它的絕對數(shù)值？ 是狀態(tài)函數(shù)，但不能知道它的絕對數(shù)值。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 55 2 定容反應(yīng)熱與定壓反應(yīng)熱的關(guān)系 已知 定容反應(yīng)熱： qV = ΔUV； 定壓反應(yīng)熱： qp = ΔUp + p(V2 – V1) 等溫過程， ΔUp? ΔUV， 則： qp – qV = n2(g)RT – n1(g)RT = Δn(g)RT 對于理想 氣體 反應(yīng)，有： 對于有凝聚相參與的理想氣體反應(yīng)，由于凝聚相相對氣相來說，體積可以忽略，因此在上式中，只需考慮氣體的物質(zhì)的量。 ΔH – ΔU = qp – qV = p(V2 – V1) 思考 ： 若反應(yīng) C(石墨 ) + O2(g) →CO 2(g) 的 qp,m為 –mol –1，則該反應(yīng)的 qV,m 為多少？ 該反應(yīng)的 Δn(g) = 0， qV = qp 所以 對于沒有氣態(tài)物質(zhì)參與的反應(yīng)或 Δn(g) ? 0的反應(yīng)， qV ? qp 對于有氣態(tài)物質(zhì)參與的反應(yīng)，且 Δn(g)?0的反應(yīng)， qV ? qp =（ nG+nDnAnC） RT 首頁 上一頁 下一頁 末頁 56 ? ??????BBmrmr RT)g(UH因為 ξ=ΔnB/υB 所以 ΔnB=ξυB 首頁 上一頁 下一頁 末頁 57 3 蓋斯定律 化學(xué)反應(yīng)的恒壓或恒容反應(yīng)熱只與物質(zhì)的始態(tài)或終態(tài)有關(guān)而與變化的途徑無關(guān)。 始態(tài) C(石墨 ) + O2(g) 終態(tài) CO2(g) 1 m,rH?中