[工学]高等工程热力学电子教案8.pptVIP

例6．燃料电池中进行的反应可视为定温定压反应，若反应为 试求在1atm，25℃时电池的最大可用功。 解： 查表得： 故： 化学反应过程热量计算例题 例题： H2和O2在2MPa，25?C定压燃烧生成500?C水蒸气，试求反应过程与外界交换的热量。 解： 热力学第一定律 理想气体的焓是温度的单值函数，上式右边第二项和第三项 的值为零。O2和H2为稳定单质，其标准生成焓值为零。 化学反应过程热量计算例题 热力学第一定律 查附表得： 查水蒸气热力性质表： 因此有： (忽略压力影响) 如果消去 (即不考虑标准生成焓)，则 即反应是吸热过程，这不符合事实。 6．化学平衡 对于可逆过程： 当正逆反应达到平衡时，就形成了化学平衡状态。 逆反应 正反应 平衡状态 此即：化学热力学的平衡必要条件 化学平衡条件 或： 由此得到： 当达到化学平衡时，不再能对外做有用功，所以 此时，有： 对孤立系： 此时： 代入上式 得： （这是对孤立系达到平衡的必要条件） 由于达到平衡时，熵已达到最大值，所以其充分条件是： 对定温—定压系统 此时 平衡必要条件： ∴ （必要条件） 平衡的充分条件： 对定温—定容系统 此时 ∴ ∴ （必要条件） 平衡的充分条件： 化学平衡常数可根据平衡条件导出 考察下列化学反应： 设各组元反应前的分压力分别为： 达到平衡时，分压力分别为： 化学平衡常数 定义： 为该化学反应的平衡常数 对理想气体而言，反应的平衡常数 为常数。（可以根据公式推导出来的）以上讨论均假定了反应物和生成物都是气体，并可视为理想气体。 注意：如果有固体，液体，那么，平衡常数只由气相决定。 例7． 2 的CO和3 的 在810℃、 1 下发生如下反应： 已知810℃时， ，求平衡时各气体的压力。 ,此时也有 的 而 及 的用量亦分别为 ，则其剩余量分别为： 解： 设平衡时有 的 生成， 即 生成，即 根据分压力定律： 所以，平衡时所有气体的 数总和为： 根据化学反应的平衡常数的计算式 解方程： 所以平衡时各气体的分压力为 由于此时 ，所以 谢谢！再见 ！ 第5章  化学热力学基础 讲授 郑宏飞 机械与车辆工程学院 化学反应的结果引起原子的重新组合及电子的重新分布，从而引起化学能的释放或吸收。这样，在化学过程中内能的变化就不仅停留于分子一级，还要深入到分子内部。因此，与普通的热力学相比，在有化学反应的系统中，热力学的内能及其它有关的状态参数就不能仅由两个独立变量确定。 一般热力学： 化学热力学： 分别是各化学组份的摩尔数。由于反应系统的状态参数多于两个，为简单化，我们可以对某些参数实施控制，比如，仅对定温过程、定压过程、定容过程等进行讨论。 1.热力学第一定律在化学反应中的应用 是反应过程中系统与外界交换的热量，称为反应热， 是系统与外界交换的总功， 分别为反应前后系统的内能。 从1状态→2状态，则有: 或： （2） 对闭口系统：第一定律表达式为： 或： （1） 若反应前系统包含有k种组元，各组元的mol数分别为ni，每组元的mol内能为UM,I ；反应后系统包含l种组元，mol数及mol内能分别为：nj 及 UM,j ，则 反应系统中，系统除与外界交换容积变化功W外，还可能有其他功等。设真正可利用的功为 ，则 （3） ∴ 对开口系统：第一定律表达式为： 稳态稳流过程 是位能的增量； 是动能的增量。 在多数的化学反应过程，例如燃烧过程， 可用功归为零。同时位能的增量和动能的 增量一般也取为零。 在特殊情况下： 根据方程（1）得： （4） ∴ 代入方程（2）得： （5） 定温－定容反应时： 定温－定压反应时： 2.化学反应的功和热 上面的能量平衡方程（4）和（5）告诉我们，化学反应中，内能或焓的减少等于对外所做的可用功与放出的热量之和。 可逆过程，完成的功量最大，放出的热量将最小。 不可逆过程中，不可逆性增加，则，完成的功量减少，放出的热量增加。 有时希望得到最大功量，如燃料电池过程； 有时希望得到最大热量，如燃烧过程。 若过程在定容或定压下不可逆地进行，且过程中没有完成可用功（Wu=0），则此过程中所放出或吸收的热量称为过程的热效应。 燃料燃烧反应的热效应常称为燃烧热或热值。 分解反应产生的热效应叫分解热，合成反应的热效应叫生成热。 反应在定温－定容下