??一、热力学第一规则对抱斗气体的使用?
?1. 抱斗气体cv,m与cp,m的联络
关于抱斗气体:cp,m-cv,m=r
若没有给出抱斗气体的摩尔热容时,在常温下:
对单原子抱斗气体(he等),cv,m?=1.5r,cp,m=2.5r
对双原子抱斗气体(n2等),cv,m= 2.5r,cp,m=3.5r
关于抱斗气体,cp,m仅与温度有关,低压下的实践气体可按抱斗气体处置。
2. 抱斗气体恒容、恒压进程
(1)恒容进程
抱斗气体恒容进程用框图可标明为:
因为dv=0,w′=0,故:w=0,qv=△u
?(2)恒压进程抱斗气体恒压进程用框图可标明为:?
因为dp=0,w′=0,故:w=?-p(v2-v1),qp=△h
3. 抱斗气体恒温进程抱斗气体恒温进程用框图可标明为:
?因为dt=0,w′=0,所以:△u=△h=0、q=?-w
⑴恒温、恒外压进程:
q=-w,w=?-?p(环)(v2-v1)
⑵恒温可逆进程:
qr?=?-wr?=?nrtln(v2/v1)?=?-?nrtln(p2/p1)
4. 抱斗气体绝热进程
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绝热进程:? q=0?,?w=△u,只需要出t1、t2即可求得△u、△h。
(1)绝热恒外压不可以逆进程,则:
-p外(v2-v1)=ncv,m(t2-t1)
p1v1=nrt1
p2v2=nrt2
三个方程联立可求t1、t2。
△u=ncv,m△t=w、△h=ncp,m△t
(2)抱斗气体绝热可逆进程
绝热指数:γ=cp,m/cv,m
tvγ-1 = 常数
pvγ = 常数
tγp1-γ = 常数
根据标题需求选择上述公式中适合的一个,求出t1、t2即可求得△u、△h。
△u=ncv,m△t=w、△h=ncp,m△t
重要结论:当体系从同一初态 ,经过绝热进程胀大到相同压力的末
态时,可逆进程末态的温度低于不可以逆进程末态的温度,可逆进程体系对环境作的功大于不可以逆进程体系对环境作的功。
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?二、热力学第一规则对相改变的使用
1.?相变与相变焓界说
?⑴相:体系中性质完全相同的均匀有些。完全相同是指化学性质与物理性质都完全相同,均匀是指均匀到分子级。
?⑵相变:体系中的同一种物质在不一样相之间的改动。
?⑶摩尔相变焓:1mol纯物质于平稳温度t及该温度的平衡压力下,发生相变时对应的焓变或热,也称相变热。(或相变焓、摩尔相变热)用△相变hm(t)标明。单位:j?mol-1或kj?mol-1。例如:100℃、101.325kpa时水的蒸腾焓为:△vaphm(373.15k)=40.64kj?mol-1
2.?纯组分相变品种
l?g? △冷凝hm= -△vaphm
s?g? △凝华hm= -△subhm
s?l? △凝集hm= -△fushm
晶型改动d△trshm
(蒸腾evaporation 、熔化fusion、前进sublimation、改动transition)
三相之间状况改动图如下:
3.?可逆相变与不可以逆相变
⑴可逆相改变:在无限接近相平衡条件下进行的相改变。
⑵不可以逆相改变:可分化为同相简略改变+可逆相变,以便后续核算。
⑶对纯组分:两相平衡条件下进行的相改变叫可逆相变。即恒温、恒压且压力等于平衡压力时的相变。
⑷可逆相变焓:可逆相变焓是1mol纯组分可逆相变进程的焓变或热。?
?4.?相变焓与温度联络
一般由文献中给出的是大气压力101.325 kpa及其平衡温度下的相变数据。但有时需要其他温度下的相变数据,这可以使用某已知温度下的相变焓及相变前后两种相的热容数据,经过方案途径使用状况函数法求出。
d△相变hm(t2)=△1hm(α)+△相变hm(t1)+△2hm(β)
即:
其间:d△相变cp,m=cp,m(α)-cp,m(β)a
5.?可逆相变进程的△u、△h、w和q
可逆相变的核算直接套公式即可:
q=△h=n△相变hm(t)d
?△u=△h-△(pv)=△h-p△v
?w=-p△v
?△v核算时:对气体近似为抱斗气体v=nrt/p
对液、固体v≈0
6.?不可以逆相变进程的△u、△h、w和q
?不可以逆相变需要方案一个中心途径,根柢办法为:同相简略改变+可逆相变+同相简略改变。如下图比方所示:
△不可以逆h=△2h+△可逆h-△1h(留心△1h箭头方向)
=ncp,m(g)(t2-t3)+n△vaphm-ncp,m(l)(t1-t3)
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?三、热力学第一规则对化学改变的使用
1.?化学反应计量通式及反应发展
⑴化学反应计量通式
0=∑νbb方法
νb标明其化学计量数,对产品νb规则为正值,而对反应物νb规则为负值。νb为量纲为一的量,其单位为1。
对aa+bb=ll+mm化为:0=ll+mm-aa-bb
如3h2+n2=2nh3化为:0=2nh3-3h2-n2n
其间ν(h2)=-3,ν(n2)=-1,ν(nh3)=2
⑵反应发展?
界说:dξ=dnb/νbx
ξ=[nb(ξ)-nb(0)]/νb
单位:mol(反应),简写为mol。
留心:
①同一化学反应写法不一样,则ξ值不一样。
?②同一化学反应用不一样反应物标明时,其ξ值相同。
?③反应发展ξ老是正值。
2.?标准摩尔反应焓
⑴摩尔反应焓
界说摩尔反应焓:
δrhm=∑νbhb=dh/dξ
单位:j/mol或kj/mo
留心:δrhm的数值与计量式的写法有关。
⑵物质的标准态
气体:在标准压力pθ=100kpa下体现出抱斗气体行为纯质气体的设想状况。
液体、固体:在标准压力pθ下纯液体、纯固体状况。上标“θ”标明“标准态”。
dh=∑hm(b,t,p,yc)dnb=∑νbhm(b,t,p,yc)dξd
△rhm(t,p,yc)=dh/dξ=∑νbhm(b,t,p,yc)
⑶标准摩尔反应焓
对0=∑νbb的反应,在各组分均处于温度t的标准状况下反应的摩尔反应焓叫标准摩尔反应焓。
?用此公式标明:
单位:j?mol-1或kj?mol-1。下标“r”标明“反应”(reaction)。
⑷标准摩尔反应焓与摩尔反应焓的联络
上式适用条件为抱斗气体,纯质液、固体忽略压力影响、或构成抱负混合物。3.?标准摩尔生成焓
⑴生成反应:由平稳单质生成1mol指定相态的化合物的反应。
例如:pcl5(g)的生成反应为:
p(白磷)+5/2cl2(g)=pcl5(g)
而下列反应:
p(红磷)+5/2cl2(g)=pcl5(g)
pcl3(g)+cl2(g)=pcl5(g)
2p(白磷)+5cl2(g)=2pcl5(g)
p(白磷)+5/2cl2(g)=pcl5(l)
都不是pcl5(g)的生成反应。
⑵标准摩尔生成焓:
在t温度标准状况下,由平稳单质生成1molβ相的化合物b的焓变。叫该化合物b(β)在t温度下的标准摩尔生成焓。用以下两式标明:
单位:j·mol-1或kj·mol-1。下标“f”标明“生成”(formation)。
⑶化学反应中各组分标准摩尔生成焓与反应的标准摩尔反应焓之间的联络。
4.?标准摩尔燃烧焓
⑴标准摩尔燃烧焓
在t温度标准状况下,1molβ相的化合物b与氧进行完全氧化反应的焓变。叫该化合物b(β)在t温度下的标准摩尔燃烧焓。
标准摩尔燃烧焓:用下式标明
单位:j·mol-1或kj·mol-1。下标“c”标明“燃烧”(combustion)。
⑵完全氧化反应
完全氧化反应是指物质与氧气反应生成完全氧化物的反应,如:元素c与o2生成co2(g)的反应,而非co(g);元素h与o2生成h2o(l)的反应,而非h2o(g)。
⑶化学反应中各组分标准摩尔燃烧焓与反应的标准摩尔反应焓之间的联络。
5.?标准摩尔反应焓与温度的联络
可用如下图进程了解,设温度改变规模内各物质不发生相改变,则两个温度的标准态下,反应的始末态之间可以方案如框图中所示的单纯pvt途径:
即可得到基希霍夫公式,这是核算不一样温度间改变的常用公式:
式中:
6.?化学反应的恒压热和恒容热的核算
恒压反应热qp:
恒容反应热qv:
恒压反应热与恒容反应热的联络:
qp-qv=△tu+p△v
(1)反应体系为抱斗气体
△tu=0? p△v=pv’-pv=△nrt
qp-qv=△nrt=△ξ∑νbrt
qp,m-qv,m=∑νbrt
(2)反应体系为凝集态
△tu≈0? ?p△v≈0
故qp-qv≈0
(3)多相体系
qp-qv=△n(g)rt=△ξ∑νb(g)rt
qp,m-qv,m=∑νb(g)rt
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?四、思考题?
1mol某抱斗气体在恒温下反抗恒外压 p 胀大,则:
(1) △h = △u +( pv ), △u =0,( pv )=0,所以 △h =0;
(2) △h = △u + p△v , △u =0, p△v ≠0,所以 △h ≠0。
上面两种思考办法哪一种正确?为啥?
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解:
办法(1)正确。因为:①抱斗气体 u = f ( t ),因而恒温下 △u =0;②抱斗气体恒温进程p1v1=p2v2,因而 △ ( pv )=0
办法(2)差错。因为:① h = u + pv 中的p是指体系本身的压力,即p内;②抱斗气体恒温下反抗恒外压胀大(即p内不断改变至p外),p内不可以能是常数,也不可以能一向等于p外。所以 △h≠u + p△v 。
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