物理化学课a件 热力学第一定律-讲稿.ppt

1．6 热力学第一定律的应用 从两种可逆膨胀PV图上看出： AB线斜率： AC线斜率： 同样从A点出发，达到相同的终态体积，等温可逆过程所作的功（AB线下面积）大于绝热可逆过程所作的功（AC线下面积）。 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。 绝热可逆与等温可逆过程的膨胀功比较 1．6 热力学第一定律的应用 1．6 热力学第一定律的应用 例2：某理想气体的=1.4=常数。若该气体7mol自始态298.15K、100kPa进行可逆压缩到终态300kPa，求终态温度和ΔU，并计算绝热可逆功W与ΔU比较。 解：计算T2，由已知p1、T1及p2应用绝热可逆过程关系 始态 7mol p1=100kPa T1=298.15 K 始态 7mol p1=300kPa T2=? K 绝热可逆 1．6 热力学第一定律的应用 所以 计算?U 要用CV,m ，CV,m可由下两式联立求解 绝热可逆功：可由绝热可逆功计算公式或?U 计算 ｝ 始态 7mol p1=100kPa T1=298.15 K 始态 7mol p1=300kPa T2=? K 绝热可逆 1.8 热化学 反应进度 化学反应热效应和热化学方程式 盖斯定律 几种热效应及反应热计算 1.8.1 反应进度-------复习 反应进度? 定义为： 和 分别代表任一组分B 在起始和 t 时刻的物质的量。 是任一组分B的化学计量数，对反应物取负值，对生成物取正值。 设某反应 单位：mol 优点：在反应进行到任意时刻，可以用任一反应物或生成物来表示反应进行的程度，所得的值都是相同的，即： 注意：应用反应进度，必须与化学反应计量方程相对应。例如： H2+Cl2=2HCl 和1/2H2+1/2Cl2=HCl， ? 都等于1 mol 时，两个方程所发生反应的物质的量如何？ 用于反应热的计算、化学平衡和反应速率的定义等方面。 1.8.2 化学反应热效应和热化学方程式-复习 封闭系统、无膨胀功时， 当系统发生反应之后，使产物的温度回到反应前始态时的温度，系统放出或吸收的热量，称为该反应的热效应。跟热一样，它与过程有关： 等压热效应 Qp=?r H 后面若不特指，反应热是指等压热效应 等容热效应 Qv=?r U 与 的关系 或 式中 是生成物与反应物气体物质的量之差值，并假定气体为理想气体。 当反应进度为1 mol 时： 反应热效应 表示化学反应与热效应关系的方程式称为热化学方程式。 因为U,H的数值与系统的状态有关，所以方程式中应该注明物态、温度、压力、组成等。对于固态还应注明结晶状态。 例如：298.15 K时 H2(g,p?) + I2(g,p?)=2HI(g,p?) △rHm?(298.15K) = -51.8kJ·mol 式中： △rHm?(298.15K)表示反应物和生成物都处于标准态时，在298.15 K，反应进度为1 mol 时的焓变。 p?代表气体的压力处于标准态，其值为1?105 Pa。 反应进度为1 mol ，必须与所给反应的计量方程对应。若反应用下式表示，焓变值如何？ 反应进度为1 mol ，表示按计量方程反应物应全部作用完。若是一个平衡反应，显然实验所测值会低于计算值。但可以用过量的反应物，测定刚好反应进度为1 mol 时的热效应。 1.8.2 化学反应热效应和热化学方程式-复习 一般298.15 K时的标准态数据有表可查，如： 气体的标准态：压力为P?的理想气体。 固体、液体的标准态：压力为P?的纯固体或纯液体。 标准态用符号“?”表示， 如P?表示压力标准态。 △fHm?（物质，相态，温度） △cHm?(物质，相态，温度) 标准态-复习 1.8.2 化学反应热效应和热化学方程式-复习 1.8.3 盖斯定律（Hess’s law）-复习 1840年，根据大量的实验事实赫斯提出了一个定律： 等压或等容条件下，反应的热效应只与起始和终了状态有关，与变化途径无关。不管反应是一步完成的，还是分几步完成的，其热效应相同。即 应用：对于进行得太慢的或反应程度不易控制而无法直接测定反应热的化学反应，可以用盖斯定律，利用容易测定的反应热来计算不容易测定的反应热。 反应方程式代数相加减，对应的反应热效应也是代数相加减。 例如：求C(s)和 生成CO(g)的反应热。 已知：（1）