第九章热化学.pdf

第九章 熱化學 探討化學反應伴隨之熱量變化 反應熱提供生活必需之能量及能源 人體靠食物代謝提供所需之能量 化石燃料提供工業能源及原料 第九章 熱化學 能源曾經蘊藏豐富;但因為大量消耗 而逐漸耗竭 要尋找替代能源必需了解能量與化 學的關係 燃燒化石燃料會造成空氣污染、溫 室效應、酸雨等問題 本章將探討能量的基本概念、能源 來源及環境污染 能量的概念 定義：作功或產生熱量的能力 功和熱可以使能量互相轉換 能量有許多不同形式，也可互相轉換 需遵守能量不滅定律：總能量不變 動能和位能 1 2 動能：物體運動所具有的能量 KE mv 2 位能：與位置或組成有關； 也和吸引力、排斥力有關 水力發電：水之位能轉換為電能 燃燒汽油釋放能量:反應物與產物之原子 核及電子間吸引力不同所致 能量之轉換 最初；A球位置較高，B球在平台 最後：A球在平台，B球位置較最初之A球低 能量之轉換 A球損失的位能必定轉換為其他形式的能量 能量可以互相轉換，但必需遵守能量不滅定律 這些能量如何分配？ A 球滾下斜坡，位能轉為動能 ；部分動 能轉為 B 球之位能 ，使其位置提高 最後 B球之位置此原先 A 球之位置低 其餘之能量轉為球和斜坡表面之磨擦熱 熱量與溫度 溫度：分子之平均動能 熱量：溫度不同之二物體間的能量轉移 B球因為A球對其作功而獲得位能 功= 力×位移 作功和熱量轉移都是能量轉換的形式 能量之轉換 A球滾下斜坡停在底部，損失固定的位能 損失的位能如何分配於功和熱量與路徑有關 若斜坡表面極為粗糙，位能損失將全部變為 磨擦熱，沒有作功 A球滾下斜坡極為緩慢，撞擊B球時已無力 使其移動 若斜坡表面較光滑，磨擦熱較高， A球對B 球所作的功較大，B球的位置就會較高 最後 B球的位置不可能比原先A球的位置高 B球獲得的位能不可能超過A球損失的位能 能量之轉換 能量變化與路徑無關 功和熱量與路徑有關 狀態函數(性質) ： 只與系統之狀態有關，與路徑無關之性質 能量是狀態函數，功和熱量不是 化學能 上述概念也適用於化學能 系統：探討之對象 統 系 環境：系統以外之宇宙 環境 放熱反應 CH + 2 O →CO + 2 H O + 熱量 4(g) 2(g) 2(g) 2 (g) 熱化學方程式：反應物、產物、狀態、熱量變化 系統：反應物和產物 放熱反應：能量流出系統 放熱反應之能量來自何處？ 反應熱：反應物與產物之位能差異 放熱反應：反應物位能高於產物 放熱反應 1莫耳 CH 和2莫耳 O 的位能高於 4(g) 2(g) 1莫耳 CO 和2莫耳 H O 的位能 2(g) 2 (g) 環境 CH + 2 O 4 2 系統