第二章-熱力學(xué)第一定律與熱化學(xué)(編輯修改稿)
2025-09-12 02:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 r S ) GnR TUH ????mPC , mVC , 與 的關(guān)系 PTVPVP TVPVUTUTHCC )]()[()()(?????????????nRCC VP ?? RCC mVmP ?? ,對理想氣體： mVmP CC , ?R＞CC mVmP 4, ?mVmP ＜CC ,mVmP CC , ?)(, )( BmPBBmP Cym ixC ??另外： 實際氣體 冰水 大多數(shù)固體或液體 混合理想氣體 物質(zhì)處在 0K時 RiC mV2,?iRC mV23, ? RC mP 25, ?RC mV25, ? RC mP 27, ?RnC mV )1(3, ?? RnC mP )23(, ??補充： R— 普適氣體常數(shù) ① 單原子理想氣體 從統(tǒng)計熱力學(xué)可以得出，理想氣體的 ② 雙原子理想氣體 — 自由度 ③ 多原子理想氣體 三、熱容與溫度的關(guān)系 bTaC mP ??, 2, cTbTaC mP ???32, dTcTbTaC mP ????2, ????? TcbTaC mPc? 經(jīng)驗公式 a、 b、 c、 d、 均為經(jīng)驗常數(shù) Kopps Law（開普斯定律） 化合物的摩爾熱容等于各原子的摩爾熱容之和。 四、平均熱容 12,21TTdTCCTT mPmP??? 例 1：設(shè)有一電阻絲浸入水中，接上電源，通以交流電（如圖）。如果按下列幾種情況作為物系，試問△ U、Q、 W為正、負(fù)還是零？ 物系 電池 水 電阻絲 +水 電池 +電阻絲 電池 +電阻絲 +水 環(huán)境 電阻絲 +水 電池 +電阻絲 電池 水 / Q W △ U 例 2 :（ 1）已知氫氣的 11273, ])([ ???? ??????? Km olJKTKTC mP（ 2）恒壓下 1mol氫氣的溫度從 300K升到 1000K時需要多少熱量？ （ 3）恒容下 1mol氫氣的溫度從 300K升到 1000K時需要多少熱量？ （ 4）求在 300K到 1000K的溫度范圍內(nèi)氫氣的平均恒壓摩爾熱容。 計算 1000K時氫氣的恒壓摩爾熱容。 P48 例 。 P51例 。 P52例 167。 2— 4 熱力學(xué)第一定律在理想氣體中的應(yīng)用 0??U2112 lnlnPPnR TVVnR TW ????一、恒溫可逆過程 WQ ?? 0??H（常數(shù)） 3CPV ??常數(shù)）(11 CTV ???（常數(shù)） 21CTP ????0?Q)( 12, TTnCUW mV ???? )(111122 VPVPW ??? ? 二、絕熱可逆過程 或 三、卡諾循環(huán) 熱機和熱機效率 熱機效率： 11 QWQ???從高溫?zé)嵩慈〉玫臒崴鞴Φ慕^對值每次循環(huán)中物系對環(huán)境? 利用工作物質(zhì)在機器內(nèi)循環(huán)，從高溫?zé)嵩次崃縌1，并對外作功 W的裝置。 熱機： 高溫?zé)醿ζ?T1 低溫?zé)醿ζ?T2 熱機 Q1 Q2 W 卡諾循環(huán) V/[V] A（ P 1 V1 T1） Q1 P/[P] B（ P 2 V 2T1） C（ P 3 V3 T2） （ P 4 V4T2） D Q=0 T1 T2 Q2 0 Q‘ =0 （ Ⅰ ）理想氣體等溫可逆膨脹 （ Ⅱ ）理想氣體絕熱可逆膨脹 （ Ⅲ ）理想氣體等溫可逆壓縮 （ Ⅳ ）理想氣體絕熱可逆壓縮 工作物質(zhì)： 理想氣體 1212 11TT ?????02211 ??TQTQ02211 ??TQTQ ?? — 卡諾方程 例：設(shè)在 （ 0℃ ）和 ，取 理想氣體。今用下列幾種不同過程膨脹到最后壓力為。 （ 1）等溫可逆膨脹； （ 2）絕熱可逆膨脹； （ 3）在外壓恒定為 （不可逆絕熱膨脹）。 計算氣體的最后體積和所作的功。假定 ，且與溫度無關(guān)。 RC mV 23, ?167。 2— 5 節(jié)流膨脹 一、焦 — 湯效應(yīng) P1 V1 T1 T2 V2 P2 P1 P2 多孔塞 節(jié)流膨脹示意圖 節(jié)流膨脹： 在絕熱條件下，氣體的始末態(tài)壓力分別保持恒定的膨脹過程。 二、節(jié)流膨脹過程的熱力學(xué)特征 節(jié)流膨脹過程的熱力學(xué)特征 △ H = 0Q = 0△ P ＜ 0對 實 際 氣 體 △ H = 0Q = 0△ P ＜ 0△ U = 0對 理 想 氣 體 焦 — 湯系數(shù) mPTmTmHJTCPPVPUPT,))(()()( ???????????≠ 0= 0 理 想 氣 體實 際 氣 體JT?參見 P85圖 圖 P86圖 167。 2— 6 幾種焓效應(yīng)（反應(yīng)焓、生成焓、燃燒焓、溶解焓、相變焓） 熱化學(xué)： 研究化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)的一門學(xué)科。 一、化學(xué)反應(yīng)的焓效應(yīng)（ mrH?） 化學(xué)計量式、反應(yīng)程度 （ 1）化學(xué)計量式 表示參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)種類及變化數(shù)量的關(guān)系式。 BAML BAML ???? ????0??BB B?0 B?B?反應(yīng)m o lBm o l /)(B?產(chǎn) 物 取 “ + ”反 應(yīng) 物 取 “ ” — 計量系數(shù) B— 反應(yīng)組分 的單位： 的符號： （ 2）反應(yīng)程度（反應(yīng)進(jìn)度或反應(yīng)度）（ ξ） BBdnd?? ? ξ的單位： mol反應(yīng) 注意： 對某一反應(yīng)，若寫法不同，即使發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)量相同，但反應(yīng)程度則不同。 摩爾反應(yīng)焓（ mrH?） ),(),(),( CCC yPTBBByPTyPTmr HddHH ???? ??mrH?1??mo lJ 1??m olkJ的單位： 或 物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓（ ?mr H?） （ 1）物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài) 對氣態(tài)物質(zhì)： 溫度為 T，壓力為標(biāo)準(zhǔn)壓力
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