第二章++热力学第一定律.ppt

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绝热可逆过程的体积功 从两种可逆膨胀曲面在pV面上的投影图看出: 两种功的投影图 AB线斜率 AC线斜率 从A点出发,达到相同的终态体积 因为绝热过程靠消耗热力学能作功, 要达到相同终态体积,温度和压力必定比B点低。 等温可逆过程功(AB线下面积) 大于绝热可逆过程功(AC线下面积) 等温可逆过程功(AB) 绝热可逆过程功(AC) 绝热可逆过程的体积功 等温可逆过程功(AB) 绝热可逆过程功(AC) §2.10.2 可逆体积功的计算:绝热可逆 例题2.10.1 某双原子分子理想气体4mol,从始态p1=50kPa,V1=160dm3经绝热可逆压缩到末态压力为p2=200kPa。求末态温度T2及过程的W,DU及DH。 P50:常温下,单原子理想气体CV,m=3/2R,Cp,m=5/2R;双原子理想气体CV,m=5/2R,Cp,m=7/2R §2.11 节流过程与 Joule-Thomson效应 Joule-Thomson效应 节流膨胀的热力学特征 §2.11.1 Joule-Thomson效应 Joule在1843年所做的气体自由膨胀实验是不够精确的,1852年Joule和Thomson 设计了新的实验,称为节流过程。 在这个实验中,使人们对实际气体的U和H的性质有所了解,并且在获得低温和气体液化工业中有重要应用。 节流过程 在一个绝热圆筒的中部有一个多孔塞或小孔,使气体不能很快通过,并维持塞两边的压差。 上图是始态,左边的气体状态为:p1,V1,T1 下图为终态,左边气体被压缩通过小孔,向右边膨胀,气体的终态为: p2,V2,T2 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 膨胀区 多孔塞 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 节流过程 节流膨胀 这种在绝热条件下,气体的始末态压力分别保持恒定不变情况下的膨胀过程称为节流膨胀。 实际工业生产中,当稳定流动的气体在流动时突然受阻而使压力下降的情况,即可认为是节流膨胀。 始态为常温常压时,多数气体经节流膨胀后温度下降,产生致冷效应。 氢、氦等少数气体经节流膨胀后温度升高,产生致热效应。 气体的压力足够低时,经节流膨胀后温度基本不变。 §2.11.2 节流膨胀的热力学特征 绝热过程: 开始,环境将一定量气体压缩时所作功(即以气体为系统得到的功)为: 气体通过小孔膨胀,对环境作功为: §2.11.2 节流膨胀的热力学特征 故: 即: 整理得: 即: 节流过程是等焓过程 Joule-Thomson系数 mJ-T称为Joule-Thomson系数,它表示经节流过程后,气体温度随压力的变化率。 mJ-T是强度性质的量。节流过程dp0,所以: mJ-T0,经节流膨胀后,气体温度降低; mJ-T0,经节流膨胀后,气体温度升高; mJ-T=0,经节流膨胀后,气体温度不变。 自学 mJ-T正负号的热力学分析 §2.12 稳流过程热力学第一定律及其应用 To be continued ... §2.7 化学反应焓 恒压反应热Qp即反应焓DH 反应进度 摩尔反应焓 标准摩尔反应焓 Qp,m与QV,m的关系 §2.7.1 反应进度 对反应 则反应进度为: 显然,反应进度与所取用的反应方程式有关 §2.7.2 摩尔反应焓 摩尔反应焓可用来衡量反应热的大小。 对下列反应 反应进度变化量dx引起系统光度量H的微小变化为: 即为该反应条件下的摩尔反应焓,记为DrHm HB为参与反应各物质的摩尔焓(偏摩尔焓) §2.7.3 标准摩尔反应焓 标准状态: 气体:任意温度T,标准压力P?=100kPa下表现出理想气体性质的纯气体状态; 液体或固体:任意温度T,标准压力P?=100kPa的纯液体或纯固体状态; 标准摩尔反应焓: §2.7.3 标准摩尔反应焓 I II §2.7.4 Qp,m与QV,m的关系 §2.7.4 Qp,m与QV,m的关系 SnB为参与反应的气态物质的计量数代数和 §2.8 标准摩尔反应焓的计算 标准摩尔生成焓 在温度为T的标准状态下,由稳定相态的单质生成化学计量数vB=1的b相态的化合物B(b),该生成反应的焓变即为该化合物B(b)在温度T下的标准摩尔生成焓。 计算标准摩尔生成焓中的单质为该条件下最稳定的单质 §2.8 标准摩尔反应焓的计算 标准摩尔反应焓: 例2.8.1 §2.8.2 标准摩尔燃烧焓 标准摩尔燃烧焓 在温度为T的标准状态下,由化学计量数VB=-1的b相态的物质B(b)与氧进行完全氧化反应时该反应的焓变即为该物质在温度T下的标准摩尔燃烧焓。 完全氧化指的是在没有催化剂作用下的自然燃烧:CO

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