工程热力学 教学课件 作者 王修彦 13.ppt

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1、多媒体教学课件华北电力大学能源与动力工程学院工程热力学第13章化学热力学基础13-2热力学第一定律在化学反应中的应用13-3热力学第二定律在化学反应中的应用13-4化学平衡13-1概述13-5热力学第三定律2第13章化学热力学基础13-2热力学第一定律在化学反应中的应用13-3热力学第二定律在化学反应中的应用13-4化学平衡13-1概述13-5热力学第三定律3化学热力学概述许多能源、动力、化工、环保及人体和生物体内的热、质传递和能量转换过程都涉及到化学反应问题，因此现代工程热力学也包括了化学热力学的一些基本原理。本章将运用热力学第一定律与第二定律研究化学反应，特别是燃烧反

2、应中能量转化的规律、化学反应的方向、化学平衡等问题。4化学反应系统研究化学反应过程的能量转换也需选择系统，也可以把它们分成闭口系、开口系等，除了系统中包含有化学反应，其它概念与以前章节中的一样。5化学反应系统状态参数对简单可压缩系的物理变化过程，确定系统平衡状态的独立状态参数数只有两个；对发生化学反应的物系，参与反应的物质的成分或浓度也可变化，故确定其平衡状态往往需要两个以上的独立参数，因而化学反应过程可以在定温定压及定温定容等条件下进行。6式中的系数是根据质量守衡按反应前后原子数不变确定，称为化学计量系数化学反应系的反应热和功反应热—化学反应中物系与外界交换的热量。向外

3、界放出热量的反应过程称放热反应，吸热为正；从外界吸热的反应为吸热反应，放热为负。例：氢气燃烧生成水的反应是放热反应，乙炔的生成反应是吸热反应：7第13章化学热力学基础13-2热力学第一定律在化学反应中的应用13-3热力学第二定律在化学反应中的应用13-4化学平衡13-1概述13-5热力学第三定律8热力学第一定律在化学反应中的应用热力学第一定律是普遍的定律，对于有化学反应的过程也适用，是对化学过程进行能量平衡分析的理论基础。热力学第一定律解析式：或反应热有用功实际的化学反应过程大量地是在温度和体积或温度和压力近似保持不变的条件下进行的。9热力学第一定律的解析式上述这些公式称

4、作热力学第一定律的解析式，它们是根据第一定律得出的，不论化学反应是可逆或不可逆的，均可适用。定温定压反应定温定容反应10反应热效应在通常的化学反应过程中，物系除膨胀功外不作出有用功，这时反应的不可逆性最大，放出的热量的绝对值也最大，这时的反应热称为该过程的反应热效应。对于燃料的燃烧反应来说，1摩尔燃料完全燃烧时的反应热效应叫做燃料的燃烧焓。11反应热效应定温-定容燃烧的热效应叫做定容热效应，用QV表示。定温-定压燃烧的热效应叫做定压热效应，用Qp表示。定容热效应QV定压热效应Qp12标准生成焓物质的标准摩尔生成焓是指由单质生成1mol化合物时的焓变，用表示。标准生成焓的一

5、个重要用途就是计算化学反应热效应13例：计算反应焓试计算C8H18（l）+12.5O2→8CO2+9H2O(g)在标准状况的反应焓。式中括号内的符号l和g分别表示液态和汽态。解：查附表14得J/molJ/molJ/molJ/mol反应焓为=J/mol反应焓即是定压热效应，定压热效应为负数，表示对外放14盖斯定律化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应焓变或反应的热力学能变相同。C（s）+1/2O2（g）==CO（g）+Q1热效应Q1不易测定，但C（s）+O2（g）==CO2（g）+Q2及CO（g）+O2（g）==CO2（g）+Q3易测。根据盖斯定律：Q2=Q1+Q31

6、5绝热理论燃烧温度在某些情况下，化学反应或燃烧反应是在接近绝热条件下进行的，即假定燃料在燃烧时所放出的热量并未外传，散热损失可以略去不计，并假定燃烧是理想完全的，则燃烧所产生的热量全部用来加热燃烧产物本身，用以提高其温度，这时燃烧产物最后所达到的温度叫做绝热理论燃烧温度。根据燃烧反应进行的条件，绝热理论燃烧温度有两种：一是定压绝热理论燃烧温度，一是定容绝热理论燃烧温度。16第13章化学热力学基础13-2热力学第一定律在化学反应中的应用13-3热力学第二定律在化学反应中的应用13-4化学平衡13-1概述13-5热力学第三定律17两个判据化学反应进行的方向和限度等问题，需要用

7、热力学第二定律来解决。但直接用热力学第二定律的熵判据来判定化学反应的方向并不方便，因为此时不仅要考虑反应物系的熵变，还要考虑与反应物系共同构成孤立系统的外界环境的熵变。介绍亥姆赫兹判据和吉布斯判据。18亥姆赫兹判据亥姆赫兹函数即在等温可逆过程中，系统所作的功在数值上等于亥姆赫兹函数的减少；而对于等温不可逆过程，系统所作的功小于亥姆赫兹函数的减少。在等温-等容条件下，系统的状态总是自发地趋向亥姆赫兹函数减少的方向，直到亥姆赫兹函数减少到某个极小值时，状态不再自发改变，达到平衡状态。这就是亥姆赫兹函数判据。19吉布斯判据吉布斯函数