1、物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.2 基本概念基本概念O（1）隔離系統）隔離系統 隔離系統又稱為孤立系統。這種系統與環境間隔離系統又稱為孤立系統。這種系統與環境間既無能量交換，既無能量交換，亦無物質交換。亦無物質交換。隔離系統完全不受環境影響。隔離系統完全不受環境影響。 物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.2 基本概念基本概念O（2）封閉系統）封閉系統 系統與環境之間只有能量交換而沒有物質的交換。系統與環境之間只有能量交換而沒有物質的交換。 擰緊開關的鋼瓶里的氣體可擰緊開關的鋼瓶里的氣體可看作是一封閉系統。封閉系統是看作是一封閉系統。封閉系統是

2、熱力學研究基礎，在本章及第三熱力學研究基礎，在本章及第三章熱力學第二定律的內容中，除章熱力學第二定律的內容中，除特別聲明外，均以封閉系統作為特別聲明外，均以封閉系統作為研究對象。研究對象。 物理化學 課件O（3）敞開系統）敞開系統 系統與環境之間既可有能量的交換，還可有物質的交換。系統與環境之間既可有能量的交換，還可有物質的交換。 例如，敞開容器燒水，若將容器例如，敞開容器燒水，若將容器器中的水作為研究對象，它就是一個器中的水作為研究對象，它就是一個敞開系統。其實，我們每一個人就是敞開系統。其實，我們每一個人就是一個典型的敞開系統。一個典型的敞開系統。 第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定

3、律2.2 基本概念基本概念物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.2 基本概念基本概念O5熱、功和熱力學能（內能）熱、功和熱力學能（內能） 當系統的狀態發生變化并引起系統的能當系統的狀態發生變化并引起系統的能量發生變化時。系統與環境之間交換能量的量發生變化時。系統與環境之間交換能量的形式有兩種，也形式有兩種，也只有兩種只有兩種：熱熱和和功功。（1）熱）熱 由于溫度不同而在系統與環境由于溫度不同而在系統與環境之間傳遞的能量。之間傳遞的能量。 系統放熱系統放熱 (-)系統吸熱系統吸熱 (+)Q物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.2 基本概念基本概念（2

4、2）功功 在熱力學中，把除熱以外在系統與環境之間所傳遞的其在熱力學中，把除熱以外在系統與環境之間所傳遞的其他所有形式的能量叫做功他所有形式的能量叫做功 。W 0 , 環境對系統做功環境對系統做功 WCV,m2.T,CP,m Cp,m=a+bT+cT2 Cp,m=a+bT+cT-2 (2-20) Cp,m=a+bT+cT2+dT3式中式中a,b,c,c ,d 均為均為常數，在查手冊時，常數，在查手冊時，要注意手冊上所使要注意手冊上所使用的公式以及溫度用的公式以及溫度范圍范圍第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.7 熱容及恒容或恒壓變溫過程熱容及恒容或恒壓變溫過程 U 和和 H 的計算的計

5、算 物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.8 2.8 理想氣體的絕熱過程理想氣體的絕熱過程 右圖給出了狀態方程和過程方程的右圖給出了狀態方程和過程方程的pV圖示：圖示： 狀態方程是一個面，而過程方程僅狀態方程是一個面，而過程方程僅是面中的一條線。圖中分別標出了等溫是面中的一條線。圖中分別標出了等溫線和絕熱。線和絕熱。如果要你在面上標出等壓線如果要你在面上標出等壓線或等容，你會畫嗎？或等容，你會畫嗎？ 從圖上可以看出，絕熱線斜率的絕從圖上可以看出，絕熱線斜率的絕對值大于等溫線，對值大于等溫線，為什么？為什么？證明如下：證明如下：物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力

6、學第一定律2.8 2.8 理想氣體的絕熱過程理想氣體的絕熱過程 根據等溫方程和絕熱，在相同的體積時根據等溫方程和絕熱，在相同的體積時1adpV1isopV,也即也即isoadpp又因為又因為 1 , 所以所以11VV或或TisoTad 請證明：請證明：從同一始態出發，可逆絕從同一始態出發，可逆絕熱過程和不可逆絕熱過程不可能到達相熱過程和不可逆絕熱過程不可能到達相同的終態。同的終態。物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.9 實際氣體的節流膨脹實際氣體的節流膨脹 1. 焦耳焦耳-湯姆遜實驗湯姆遜實驗節流膨脹及其熱力學特征節流膨脹及其熱力學特征 (1)什么叫節流膨脹？什么叫節流

7、膨脹？ 焦耳關于低壓氣體自由膨脹實驗不夠精確。為了能較好地觀察焦耳關于低壓氣體自由膨脹實驗不夠精確。為了能較好地觀察實際氣體在膨脹時所發生的溫度變化，實際氣體在膨脹時所發生的溫度變化，1852年湯姆遜（年湯姆遜（W.Thomson）和焦耳進行了另外一個實驗和焦耳進行了另外一個實驗 始、終態壓力分別保持恒定條件下的絕熱膨脹過程稱為始、終態壓力分別保持恒定條件下的絕熱膨脹過程稱為“節流膨脹節流膨脹”。 物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.9 實際氣體的節流膨脹實際氣體的節流膨脹 (2)節流膨脹的熱力學分析和特征節流膨脹的熱力學分析和特征在左邊，環境對系統作功為在左邊，環境對

8、系統作功為 iiiiiVpVpVpW)0(1右邊膨脹區右邊膨脹區, ,系統對環境所做的功為系統對環境所做的功為 fffffVpVpVpW)0(2在整個節流膨脹過程中系統所做的凈功為在整個節流膨脹過程中系統所做的凈功為 ffiiVpVpWWW21由于過程是絕熱的，由于過程是絕熱的，Q=0，因此，根據熱力學第一定律有，因此，根據熱力學第一定律有 ffiiifVpVpWUUU物理化學 課件iiifffVpUVpU 0H即即 或或 ifHH上述熱力學推導證明，上述熱力學推導證明，節流過程是一等焓過程節流過程是一等焓過程。 第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.9 實際氣體的節流膨脹實際氣體的節

9、流膨脹 O2. 焦耳焦耳-湯姆遜系數湯姆遜系數 J T()HTp(2-31) 等焓條件下表征系統溫度隨壓力變化等焓條件下表征系統溫度隨壓力變化稱為稱為焦耳焦耳-湯姆遜系數湯姆遜系數 ，是體系的強度性質。是體系的強度性質。物理化學 課件T，pi，ViT，pf，VfPath (1), pex=0, 自由膨脹自由膨脹Path(2), pex= 恒壓恒壓第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.2 基本概念基本概念 自由膨脹自由膨脹 WF=0 恒壓膨脹恒壓膨脹()tiVCexexfiVWpdVpVV CexWpV 很顯然很顯然FcWW物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.9

10、實際氣體的節流膨脹實際氣體的節流膨脹 狀態狀態3所處的溫度就是該氣體的轉化溫度。所處的溫度就是該氣體的轉化溫度。 ()HTpO圖中的等焓線上任意一點的切線，圖中的等焓線上任意一點的切線，就是該就是該p,T下的下的 值。值。J-T()0HTp 狀態狀態3的點為極值點的點為極值點J-T()0HTp 在狀態在狀態3的左側有的左側有J-T()0HTp 在狀態在狀態3的右側有的右側有 就上圖而言，我們只能知道在等焓線上的溫度、壓力條件進行就上圖而言，我們只能知道在等焓線上的溫度、壓力條件進行節流膨脹的值，要想知道某一氣體在那些節流膨脹的值，要想知道某一氣體在那些T、p范圍內的是大于零，范圍內的是大于零，

11、還是小于零，就需要在還是小于零，就需要在T-p圖上畫出該氣體的轉化曲線。圖上畫出該氣體的轉化曲線。 物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.9 實際氣體的節流膨脹實際氣體的節流膨脹 4. 轉化曲線轉化曲線 選擇選擇不同的起始狀態不同的起始狀態 ，作，作若干條等焓線。若干條等焓線。iipT 將各條等焓線的極大值相連，將各條等焓線的極大值相連，就得到一條就得到一條紅線紅線，該，該紅線紅線將將T-pT-p圖圖分成兩個區域。分成兩個區域。 在在紅線紅線以左，以左， ，是，是致冷區致冷區，在這個區內，可以把氣，在這個區內，可以把氣體液化；體液化；J-T0紅線紅線以右，以右， ，是，是

12、致熱區致熱區，氣體通過節流過程溫度，氣體通過節流過程溫度反而升高。反而升高。J-T0物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.9 實際氣體的節流膨脹實際氣體的節流膨脹 顯然，工作物質（即筒內的氣顯然，工作物質（即筒內的氣體）不同，轉化曲線的體）不同，轉化曲線的T, p 區間也不區間也不同。同。 例如，例如，N2 的轉化曲線溫度的轉化曲線溫度高，能液化的范圍大；高，能液化的范圍大；圖圖2.8 N2、H2和和He氣體的轉化曲線氣體的轉化曲線而而 H2 和和 He 則很難液化。則很難液化。物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.3 熱力學第一定律熱力學第一定律

13、例題例題2.1 有一電爐絲浸于水中（如圖）以未通電時為始態，通電有一電爐絲浸于水中（如圖）以未通電時為始態，通電指定時間后為終態。如果按下列幾種情況作體系，問指定時間后為終態。如果按下列幾種情況作體系，問U，Q，W之值為正，為負還是為零？（假定電池在放電過程中沒有熱效應之值為正，為負還是為零？（假定電池在放電過程中沒有熱效應） (1) 以電池為體系以電池為體系;(2) 以水為體系以水為體系;(3) 以電阻絲為體系以電阻絲為體系;(4) 以水和電阻絲為體系以水和電阻絲為體系; (5) 以電池和電阻絲為體系以電池和電阻絲為體系; 物理化學 課件解：（解：（1）Q=0，W0，U0，W=0，U0 （3

14、）Q0，U0（通電指定時間后電阻絲（通電指定時間后電阻絲和水的溫度均有所升高）和水的溫度均有所升高） （4）Q=0，W0，U0 （5）Q0，W=0，UT2,r , 為什么？為什么？物理化學 課件例題例題2.7 1mol某雙分子理想氣體發生可逆膨脹：從某雙分子理想氣體發生可逆膨脹：從2dm3，106Pa恒溫可逆膨脹到恒溫可逆膨脹到5105Pa；從；從2dm3,106Pa絕熱可逆膨脹到絕熱可逆膨脹到5105Pa。 (1)試求算過程和的試求算過程和的W，Q，U和和H； (2)大致畫出過程和在大致畫出過程和在p-V圖上的形狀；圖上的形狀； (3)在在p-V圖上畫出第三個圖上畫出第三個過程將上述兩過程的

15、終態過程將上述兩過程的終態相連，試問這第三個過程相連，試問這第三個過程有何特點（是定容還是定有何特點（是定容還是定壓）？壓）？解：首先畫出框圖解：首先畫出框圖第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.8 2.8 理想氣體的絕熱過程理想氣體的絕熱過程 物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.8 2.8 理想氣體的絕熱過程理想氣體的絕熱過程 （1) 因為是理想氣體恒溫過程因為是理想氣體恒溫過程 所以所以 0, 0HU2112lnlnVpWQnRTRTVp 6361 115210ln2.0 1010 ln5 101.386pVpRRpkJ kJQ386. 1631102 10

16、240.68.314pVTKR 物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.8 2.8 理想氣體的絕熱過程理想氣體的絕熱過程 11113311313pT pT pTTp，11313pTTp0.461.4510240.65 10240.6 0.820197.3K對于雙原子對于雙原子IG，4 . 1,31()V mWUnCTT JR9006 .2403 .19725H= nCp,m(T3-T1) =7/2R(197.3-240.6) =-1260J（2） 110V1V2V / m3p105 / Pa恒溫可逆絕熱可逆恒壓過程（3）等壓過程等壓過程物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一

17、定律熱力學第一定律2.8 2.8 理想氣體的絕熱過程理想氣體的絕熱過程 例例2.8 在帶活塞的絕熱容器中有在帶活塞的絕熱容器中有4.25mol的某固體物質的某固體物質A及及5mol某單某單原子理想氣體原子理想氣體B，由溫度，由溫度T1=400K，壓力，壓力p1=200kPa的始態經可逆膨的始態經可逆膨脹到末態脹到末態p2=50kPa。試求：（。試求：（1）系統的末態溫度）系統的末態溫度T2；（2）以）以B為系統時，過程的為系統時，過程的W,Q, U, H。已知物質已知物質A的的Cp,m=24.454J mol K-1.解（解（1）過程的框圖如下）過程的框圖如下A+BnA=4.25molnB=5

18、molT1=400Kp1=200kPaA+BnA=4.25molnB=5molT2=?Kp1=50kPaQr=0物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.8 2.8 理想氣體的絕熱過程理想氣體的絕熱過程 A+BnA=4.25molnB=5molT1=400Kp1=200kPaA+BnA=4.25molnB=5molT2=?Kp1=50kPaQr=0解（解（1）過程的框圖如下）過程的框圖如下將將A和和B看作為系統時，看作為系統時，該過程為一絕熱過程。該過程為一絕熱過程。同時對固體作如下假設：同時對固體作如下假設： V固固 0；Cp,m,A C v,m,A Qr=0 , dU=

19、W =- pexdV 即即 (nACv,m,A+nBCv,m,B)dT=(- nBRT/V)dV(nACv,m,A+nBCv,m,B)ln(T2/T1)=- nBRln(V2/V1) = nBRln(p2/p1)- nBRln(T2/T1)物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.8 2.8 理想氣體的絕熱過程理想氣體的絕熱過程 2B2B21Av,m,ABv,m,BB1A,m,ABv,m,B1ln = ln=ln(+R)(+)5 8.31450ln0.27734.25 24.4545 (5 8.314/2)200pTn Rpn RpTn Cn Cnpn Cn Cp 2 = 4

20、00exp(-0.2773)K=303.15KTBBv,m,B215 3 8.314=(- )=(303.15-400)J=-6.039kJ2Un CT T (2)當以理想氣體當以理想氣體B為系統時為系統時BBp,m,B215 5 8.314=(- )=(303.15-400)J=-10.07kJ2Hn CT T 物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.8 2.8 理想氣體的絕熱過程理想氣體的絕熱過程 QB=-QA=- UA(s)=-nACv,m,A(T2-T1) -nACp,m,A(T2-T1) =-4.25 24.454 (303.15-400)J=10.07kJW=

21、UB-QB=(-6.039-10.07)kJ=-16.11kJ物理化學 課件思考題第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.8 2.8 理想氣體的絕熱過程理想氣體的絕熱過程 思考題絕熱過程絕熱過程AB，CD，等溫過程，等溫過程DEA，和任意過程，和任意過程BEC，組成，組成一循環過程，如果圖中一循環過程，如果圖中ECD所所包圍的面積包圍的面積70J，EAB所包圍所包圍的面積的面積30J，DEA過程中系統過程中系統放熱放熱100J，則整個循環過程，則整個循環過程ABCDEA系統對外做功？系統對外做功？BEC過程中系統從外界吸熱為？過程中系統從外界吸熱為？思考題思考題物理化學 課件第一章第一章

22、 熱力學第一定律熱力學第一定律2.8 2.8 理想氣體的絕熱過程理想氣體的絕熱過程 根據熱力學第一定律根據熱力學第一定律 U=W+Q=0 即即 W+ Q = W+ Q吸吸 + Q放放 =0 Q吸吸= -W - Q放放 =40+100 =140JW=WABECD(膨脹功膨脹功）- WDEA (壓縮功）壓縮功） =（-70+30）J= -40J物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.10 相變焓相變焓 H2O（l） 100101325PaH2O（g）100101325Pa140.637vapmHkJ molmvapmconHH例：例： 22(H O, )(H O, )gvapm

23、lmmmHHHgHl 140.637kJ mol140.637kJ molconmH 物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.10 相變焓相變焓 例例2.8 在在100的恒溫槽中有容積恒定為的恒溫槽中有容積恒定為50dm3的真空容器，容的真空容器，容器內底部有一小玻璃瓶，瓶中有液體水器內底部有一小玻璃瓶，瓶中有液體水50g，現將小瓶打破，水，現將小瓶打破，水蒸發至平衡態，求過程的蒸發至平衡態，求過程的Q，W，U和和。已知：。已知：100時水時水的飽和蒸氣壓為的飽和蒸氣壓為101.325kPa，在此條件下，在此條件下 12(H O)40.668kJ molglmH物理化學 課

24、件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.10 相變焓相變焓 解：首先畫出過程框圖解：首先畫出過程框圖T1=100p1=101325PaH2O（l）,50gV=50dm3 ,p2=101325PaT2=T1n H2O(g)H2O（l,50/18-n） n=? 真真 空空 p p環環=0=0 V=50dm33101325 50 101.6338.314 373pVnmolRT1.633 40.66866.410()mexHn HkJWpVUQHpV 21()glHp VpV (V1的體積忽略不計的體積忽略不計) 物理化學 課件2gUHp V kJnRTH34.6110373314. 863

25、3. 141.663第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.10 相變焓相變焓 例例2.9：在帶活塞的：在帶活塞的絕熱容器絕熱容器中，有溫度為中，有溫度為-20的過冷水的過冷水1kg。環境。環境壓力維持在恒定壓力壓力維持在恒定壓力100kPa不變。已知在不變。已知在100kPa下水的凝固點為下水的凝固點為0，在此條件下冰的比熔化焓為，在此條件下冰的比熔化焓為333.3J/g，過冷水的比定壓熱容為，過冷水的比定壓熱容為4.184J/ g K。求當過冷水失穩結冰后的末態時的冰的質量。求當過冷水失穩結冰后的末態時的冰的質量。 解解（1）相變焓定義相變焓定義是同一物質恒溫恒壓下在兩個熱力學穩定相

26、是同一物質恒溫恒壓下在兩個熱力學穩定相之間的相變焓，而該題中，始態為一之間的相變焓，而該題中，始態為一亞穩態亞穩態。 對于凝聚相而言，當忽略亞穩態與熱力學平衡態的差異時，也對于凝聚相而言，當忽略亞穩態與熱力學平衡態的差異時，也近似地將近似地將亞穩態亞穩態到平衡態間的相變焓按熱力學穩定態處理。到平衡態間的相變焓按熱力學穩定態處理。物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.10 相變焓相變焓 解題之前首先要回答的問題是：末態是冰？是水？還是冰水？解題之前首先要回答的問題是：末態是冰？是水？還是冰水？首先大致考慮首先大致考慮1kg過冷的亞穩態水是否會全部結成過冷的亞穩態水是否會全部

27、結成0的冰。的冰。 Q放熱放熱Q吸熱吸熱放熱：放熱：51000 333.33.333 10 J吸熱：吸熱：41000 20 4.1848.3680 10 J 不需要全部過冷水結成冰，只需部分過冷水結成冰，不需要全部過冷水結成冰，只需部分過冷水結成冰，就能將體系的溫度升至就能將體系的溫度升至0。所以終態將是在。所以終態將是在0s-l平衡平衡共存。共存。物理化學 課件12121000 (4.184)0( 20)83.680( 333.3)01000 (4.184) 20251.1333.3HkJHxHHxg (2) 畫出過程變化框圖。設有畫出過程變化框圖。設有x g過冷水凝聚成冰。過冷水凝聚成冰。

28、1000g H2O（l） T2=0 x H2O（s）（1000-x）H2O（l）T2=0 1000g H2O（l）T1=200HQP（絕熱絕熱） H1 H2 第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.10 相變焓相變焓 物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.10 相變焓相變焓 例題例題.10 水在水在T1=100時的飽和蒸氣壓時的飽和蒸氣壓p1=100kPa，在，在T2=80時的飽和蒸時的飽和蒸氣壓氣壓p2=47360Pa。已知，。已知， ，求，求12(H O,373.15)40.668kJ molglmHK2(H O,353.15)glmHKO解：設計過程框圖如下：

29、解：設計過程框圖如下： H2O（l）T2=80p2=47360PaH2O（g）T2=80p2=47360PaH2O（l）T2=80p1=101325PaH2O（g）T1=100p2=47360PaH2O（l）T1=100p1=101325PaH2O（g）T1=100p1=101325Pa)353(KHmvap)373(KHmvap1H2H5H4H物理化學 課件對于液態水的恒溫變壓過程對于液態水的恒溫變壓過程 可忽略不計?？珊雎圆挥?。1H第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.10 相變焓相變焓 氣相氣相H2O（g）低壓下的恒溫變壓過程的）低壓下的恒溫變壓過程的 也可忽略不計也可忽略不計(

30、why?)。同時假設。同時假設 不隨溫度變化，則不隨溫度變化，則4H,2(H O)p mCHm(353K)= H2+vapHm(373K)+H5)353(KHmvap)373(KHmvapdTlCgCTTmpmp21)()(,= +dTTT21310)29.7558.33(668.403140.66841.71 10 (80 100)41.502kJ mol,vapmTH 可以推測，在臨界狀態，應該有可以推測，在臨界狀態，應該有 =0vapmH物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.11 熱化學熱化學 例題例題2.12 正庚烷的燃燒反應為正庚烷的燃燒反應為C7H16（l）+

31、11O2（p，g）=7CO2（p，g）+8H2O（l）25時，在彈式量熱計中時，在彈式量熱計中1.2500g正庚烷充分燃燒所放出的熱為正庚烷充分燃燒所放出的熱為60.089 kJ。試求該反應的恒壓反應熱效應。試求該反應的恒壓反應熱效應(298K)。 解：正庚烷的摩爾質量解：正庚烷的摩爾質量M=100gmol-1，反應前的物質的量為，反應前的物質的量為 1.2500(0)0.0125mol100n物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.11 熱化學熱化學 由于充分燃燒，反應后物質的量由于充分燃燒，反應后物質的量n=0，所以反應進度：，所以反應進度： (0)00.01250.0

32、125mol1nn在彈式量熱計中反應為恒容反應，故在彈式量熱計中反應為恒容反應，故 60.089kJrU 60.0890.0125rrmUU=4807 kJmol-1 7 114ggn rmrmgHURT =（480748.31410-3298）= -4817kJmol-1 物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.12 標準摩爾反應焓的計算標準摩爾反應焓的計算 例例2.15 計算計算1000K溫度下，下列反應的標準摩爾焓溫度下，下列反應的標準摩爾焓 2MgO(s)+Si(s) SiO2+2Mg(g)已知已知MgO(s)及及SiO2 (s)的的 分別為分別為-611.282及

33、及-85.077kJ mol-1,金屬鎂的摩爾升華焓近似取金屬鎂的摩爾升華焓近似取151.126 kJ mol-1，各，各物質的定壓摩爾熱容（物質的定壓摩爾熱容（ ）分別為：）分別為：(291 )fmHK11J molK物理化學 課件Mg(g): MgO(s)：11253,10732. 810008. 544.45KmolJTTCmpSi(s)：11253,10226. 410582. 202.24KmolJTTCmpSiO2(s)：11253,10092.1010451.3648.45KmolJTTCmp11,79.20KmolJCmp第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.12 標準

34、摩爾反應焓的計算標準摩爾反應焓的計算 分析：由題意可知，反應過程中有相變化發生分析：由題意可知，反應過程中有相變化發生物理化學 課件解：過程框圖如下解：過程框圖如下: :第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.12 標準摩爾反應焓的計算標準摩爾反應焓的計算 1H2MgO(s)+ Si(s) 1000K標準態，標準態標準態，標準態2MgO(s)+ Si(s) 291K 標準態，標準態標準態，標準態2Mg (g) + SiO2(s) 1000K標準態，標準態標準態，標準態2Mg (s) + SiO2(s) 291K標準態，標準態標準態，標準態2Mg(g)291K,(1000)rmHK(291

35、 )rmHK3H4H5H2H12345(1000)rmHKHHHHH 物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.12 標準摩爾反應焓的計算標準摩爾反應焓的計算 12345(1000)rmHKHHHHH 29835211000245.445.008 108.732 10dKKHTTT298352100024.022.582 104.221 10dKKTTT3225112.59811114.9(291 1000)10 (2911000 ) 21.685 10 ()2291 100081.464 5.765 5.28281.947kJ mol291321000114.9 12.59

36、8 1021.685dKKTTT1285.0772 611.2821137.487kJ molH 物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.12 標準摩爾反應焓的計算標準摩爾反應焓的計算 設忽略溫度對升華熱的影響設忽略溫度對升華熱的影響32 151.126302.252KJH142 20.79(1000291)29.480kJ molH1000352529145.4836.451 1010.092 10dKKHTTT163.173kJ mol(1000 )81.947 1137.487302.25229.48063.173rmHK-11450.45kJ mol物理化學 課件第

37、一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.13 絕熱反應絕熱反應非等溫反應非等溫反應 例例2.16：甲烷（甲烷（ ）與理論量二倍的空氣混合，始態溫度）與理論量二倍的空氣混合，始態溫度25，在常壓（，在常壓（ ）下燃燒，求燃燒產物所能達到的最高）下燃燒，求燃燒產物所能達到的最高溫度。設空氣中的摩爾分數為溫度。設空氣中的摩爾分數為0.21，其余均為氮氣。，其余均為氮氣。4CH ,g100pkPa解：（解：（1）假設燃燒）假設燃燒1molCH4 ，則根據化學反應方程式，則根據化學反應方程式4222CH2OCO2H O理論需要理論需要O2量：量：2mol 實際用實際用O2量：量： 42 2mol4mol:19.05mol0.21空氣22(4molO15.05molN )物理化學 課件第一章第一章 熱力學第一定律熱力學第一定律2.13 絕熱反應絕熱反應非等溫反應非等溫反應 （2）過程框圖如下：）過程框圖如下：1molCH4+4molO2+15.05molN2T0=298.15K1molCO2+2molH2O(g)+2molO2+15.05molN2 T 1molCO2+2molH2O(g)+2molO2+15.05mo