第一章节热力学第一定律和热化学幻灯片.pptVIP

第六节 热容 00-7-28 * 一、热容的概念 热容是针对单纯pVT 变化且无非体积功的过程的基础热数据. 平均热容 真实热容 摩尔热容 摩尔定容热容 单位 J?mol－1?K－1 热的计算 二、定容热容 00-7-28 * 定容热容 定容过程的热容。 Cv等于体系在定容过程中温度升高1K所吸收的热量。 1摩尔物质的定容摩尔热容写作Cv，m 若在积分范围内Cv，m可视为常数，则上式可写为： 三、定压热容 00-7-28 * 定压热容 定压过程的热容。 Cp等于体系在定压过程中温度升高1K所吸收的热量。 1摩尔物质的定压摩尔热容写作Cp，m 若在积分范围内Cp，m可视为常数，则上式可写为： 四、热容与温度的关系 00-7-28 * 见附录二。如果热容随温度而变，则可用下式计算Qp、ΔH 是物质处于标准态时的定压摩尔热容，是物质的重要特性, 并随物质的聚集状态和温度而变. 对凝聚态物质和低压气体, 同温下, 第七节 热力学第一定律对理想气体的应用 00-7-28 * 一、理想气体的内能和焓 焦耳实验： 结果分析: 水温T 不变, Q＝0 ; 空气自由膨胀, W＝0 ; 可知 ?U = 0 . 实验结果: 气体膨胀前后, 水浴温度未变. 00-7-28 * 推论一: 一定量理想气体的热力学能 只是温度的函数. U = f(T) (理想气体) 解释: 理想气体无分子间力,不存在分子间相互作用的势能, 而分子的平动能、转动能和振动能又仅是温度的函数, 因此分子间距离亦即气体体积的大小对理想气体的内能无影响. 推论二: 一定量理想气体的焓也仅是温度的函数. H = U + pV = U + nRT =f (T) ( 理想气体 ) 又因为 由此推出：理想气体的Cv，Cp也仅是温度的函数。 二、理想气体定容热容与定压热容的关系 00-7-28 * 同一物质在同温下的Cp , m与CV , m是不相等的. 再由 定压下 代入前式, 得 对于液体或固体体系，由于其体积随温度的变化很小，则Cp≈Cv 00-7-28 * 此时R值的物理意义是：1mol理想气体温度升高1K时，在定压下所做的功。显然可用R进行Cp和Cv的相互换算。 对于理想气体，单原子分子、双原子分子和多原子分子 Cv，m和Cp，m分别为： 对于理想气体体系，则有 三、理想气体的定温过程 00-7-28 * 理想气体的内能和焓都仅为温度的函数，故此过程： ?U = 0 ， ? H＝0 ; W＝Q; 对于理想气体的定温过程，体系从环境所吸收的热量Q，全部用于对环境做膨胀功，若体系发生可逆过程，则有 若体系经过一个可逆循环过程，QR=WR=0 若体系经过一个不可逆循环过程：QIR=WIR≠0 四、理想气体的绝热过程 00-7-28 * 在绝热过程中，δQ =0, 根据热力学第一定律： dU=－δW 1. 理想气体绝热可逆过程 方程式 00-7-28 * 上述三式称为理想气体在只做体积功的条件下的绝热过程方程式，它们表示了理想气体在绝热可逆过程中p、V、T 之间的关系。 理想气体绝热过程方程式 2.绝热过程的功 00-7-28 * 该功的计算式既可用于绝热可逆过程又可用于绝热不可逆过程，因它是借助于内能的改变量来进行计算的。 理想气体的恒温可逆线与绝热可逆线的斜率比较 00-7-28 * 绝热可逆线 解释: 绝热膨胀时体系不能吸热, 消耗内能作功而导致温度下降, 故压力随着体积膨胀而更快地下降. 恒温可逆线 体积功的计算式小结 00-7-28 * = nCV,m(T1 -T2) 理想气体绝热 = 0 恒容; 自由膨胀; 凝聚体系( ?V ? 0 ) 第八节 热化学和化学反应的热效应 00-7-28 * 研究化学反应热效应的科学称热化学 是热力学第一定律在化学反应过程中的应用 内容包括 一、定容反应热与定压反应热 二、热化学方程式 一、恒容反应热与恒压反应热的关系 00-7-28 * 对恒温的化学反应, 若反应物质是理想气体或液固体, 则右图中恒温pVT过程的内能变化 ?UT = 0. 反应物T, p, V ?Hp, ?Up 产 物T, p, V 产 物T, p, V ?UV ?UT Qp－QV = ?Hp－?UV = ?Up + ? (pV)p －?UV = ? (pV) p = p? V Qp, QV 之差相当于恒压过程中体系对环