燃烧理论化学热动力学.ppt

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1、燃烧理论与技术第二章化学热力学与化学动力学化学热力学是将燃烧作为热力学系统，考察其初始和最终热力学状态，研究燃烧的静态特性化学热力学的主要内容一是根据热力学第一定律，分析化学能转变为热能的能量变化，这里主要确定化学反应的热效应；二是根据热力学第二定律分析化学平衡条件及平衡时系统的状态。有些化学反应进行得快，有些又很慢。当温度升高时，多数化学反应的速度加快。化学动力学就是解释这些现象的基本理论。化学动力学是化学学科的一个组成部分，它定量研究化学反应进行的速率及其影响因素，并用反应机理来解释由实验得出的动力学定律，研究燃烧的动态特性。化学

2、动力学研究的基本任务也有两个：第一个任务是确定各种化学反应速度以及各种因素（浓度、温度等）对反应速率的影响，从而提供合适的反应条件，使反应按人们所希望的速度进行；第二个任务是研究各种化学反应机理，即研究从反应物过渡到生成物所经历的途径。反应速率的快慢主要决定于化学反应的内在机理。第一节化学热力学如果反应放出的全部热量完全用于提高燃烧产物的温度，则这个温度就叫绝热燃烧温度。由于绝热燃烧温度和燃气成分在燃烧研究中处于重要的地位，因而化学热力学对于燃烧研究也就很重要。一、生成热、反应热和燃烧热所有的化学反应都伴随着能量的吸收或释放。而能量通

3、常以热量的形式出现。如果忽略有化学反应的流动系统中动能和势能的变化，同时除流动功以外没有其它形式的功交换，则加入系统的热量Q应等于该系统焓的增加ΔH，即：Q=ΔH当反应系统在等温条件下进行某一化学反应过程时，除膨胀功外，不做其它功，此时系统吸收或释放的热量，称为该反应的热效应。对已知某化学反应来说，通常所谓热效应如不特别注明，都是指等压条件下的热效应。当反应在101.325kPa，298K（25℃）条件下进行，此时的反应热效应称为标准热效应，用ΔH0298表示，上标“0”表示标准压力，下标“298”表示标准温度298K。在压力101.

4、325kPa，温度TK条件下的生成热表示为ΔH0T。根据热力学惯例，吸热为正值，放热为负值。对于系统来讲，只有加入（正值）或排出（负值）热量，才能保证系统的温度稳定。1、生成热标准生成热定义为：由最稳定的单质物质化合成标准状态下一摩尔物质的反应热。以Δh0f,298表示。单位为kJ/mol。稳定单质的生成热都等于零。名称分子式状态生成热（kJ/mol）一氧化碳CO气-110.54二氧化碳CO2气-393.51甲烷CH4气-74.85乙烷C2H6气-84.68乙炔C2H2气226.90乙烯C2H4气52.55苯C6H6气82.93苯C6

5、H6液48.04辛烷C8H18气-208.45正辛烷C8H18液-249.95氧化钙CaO晶体-635.13碳酸钙CaCO3晶体-1211.27氧O2气0氮N2气0碳（石墨）C晶体0碳（钻石）C晶体1.88水H2O气-241.84水H2O液-285.85丙烷C3H8气-103.85正丁烷C4H10气-124.73异丁烷C4H10气-131.59正戊烷C5H12气-146.44正己烷C6H14气-167.19正庚烷C7H16气-187.82丙烯C3H6气20.42甲醛CH2O气-113.80乙醛C2H4O气-166.36甲醇CH3OH液

6、-238.57乙醇C2H6O液-277.65甲酸CH2O2液-409.20醋酸C2H4O2液-487.02乙二酸C2H2O4固-826.76四氯化碳CCl4液-139.33氨NH3气-41.02※溴化氢HBr气-35.98※碘化氢HI气25.10※※标准温度为18℃例如：氢H2与碘I2反应的化学方程式可写为：1/2H2(g)+1/2I2(s)=HI(g)；Δh0f,291=25.10kJ/mol。这里氢H2和碘I2是稳定的单质，故Δh0f,291=25.10kJ/mol是HI的标准生成热。符号g表示气态，s表示固态，相应地，l表示液态

7、。但下列化学方程式：CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)；Δh0f,298=-282.84kJ/molN2(g)+3H2(g)=2NH3(g)；Δh0f,298=82.04kJ/mol由于CO是化合物，不是稳定单质，故Δh0f,298=-282.84kJ/mol不是CO2的标准生成热；N2和H2虽是稳定的单质，但生成物为2mol的NH3，故Δh0f,298=82.04kJ/mol也不是NH3的生成热。因为有机化合物大都不能直接从稳定单质生成，因此表中的有机化合物的生成热并不是直接测定的，而是通过计算得到的。2、反应热在等温等压条

8、件下，反应物形成生成物时吸收或释放的热量称为反应热，以Δhr表示，其值等于生成物焓的总和与反应物焓的总和之差。在标准状态下的反应热称为标准反应热，以Δh0r，298表示，由下式计算，单位为：kJ。式中：Mi、Mj分别表示