物理化学-0205节流膨胀.ppt

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1、焦耳-汤姆逊效应§2.11节流膨胀实际气体不再有U=f(T)和H=f(T)，而是:U=f(T，V)和H=f(T，p)。焦耳—汤姆生实验对此给予了证明。在压缩和膨胀时体系净功为：0U2+p2V2=U1+p1V1H2=H1节流过程是一个恒焓过程12.焦耳-汤姆逊系数（Joule-Thomsoncoefficient)>0节流膨胀后，温度降低<0节流膨胀后，温度升高=0温度不变H=f(T,p)2当时的温度称为转化温度，这时气体经焦-汤实验，温度不变。在常温下，一般气体的均为正值。例如，空气的，即压力下降，气体温度下降。但和等气体在常温下，，经节

2、流过程，温度反而升高。若降低温度，可使它们的。33.转变曲线在虚线以左　　　是致冷区，在这个区内，可以把气体液化；虚线以右，是致热区，气体通过节流过程温度反而升高。选择不同的起始状态　，作若干条等焓线。将各条等焓线的极大值相连，就得到一条虚线，将T-p图分成两个区域。4工作物质（即筒内的气体）不同，转化曲线的T,p区间也不同。例如，的转化曲线温度高，能液化的范围大；而和则很难液化。5例：理想气体恒压下进行下列反应试计算:(1).在上述条件下生成1molC时过程的Q、W、ΔU和ΔH(2).上述反应在400K恒温恒压下进行,生成1molC时过

3、程的Q、W、ΔU和ΔH已知各物质在298K时ΔfHm(298K)及Cp,m分别为A(g)+B(g)→2C(g)298K398K498KABCΔfHm(kJ·mol-1)-153035Cp,m(J·K-1·mol-1)10302061/2A(g)298K解:(1)1/2A(g)298KC(g)498K1/2B(g)398K1/2B(g)298KC(g)298K＋＋Qp=ΔHΔH1ΔH3ΔH2ΔH2=∑νBΔfHm(B)=27.5×103JQ=ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=30kJ7W=-pΔV=-p(V产－V反)=-R(nCTC－nATA－

4、nBTB)=1.247kJΔU=Q+W=28.75kJ(2)W=-pΔV=-Δ(nRT)=ΔnRT=0ΔU=Q+W=Q=ΔH8例：已知ΔfHmθ(H2O,g,298.15K)=-241.818kJ·mol-1,CV,m(H2O,g)=4.5R,参加下列反应的气体为理想气体:H2(g)+1/2O2(g)→H2O(g)该反应系统始态的温度为298.15K,压力为101.325kPa,试分别计算在下列条件下进行反应时,反应系统末态的温度及过程的W、ΔrU、ΔrH(1)绝热、恒压反应；（2）绝热恒容反应。解:(1)Q＝0，dp=0,W’=0H2(

5、g)+1/2O2(g)T1=298.15H2O(g)TH2O(g)T1Q=ΔrHm=ΔH1+ΔH2=0ΔH1=ΔfHmθ(H2O,g,298.15K)=241.818kJ·mol-1ΔH2=Cp,m(H2O,g)(T-T1)=(4.5R+R)(T-298.15)9(2)解一：Q＝0，W=0H2(g)+1/2O2(g)T1=298.15H2O(g)TH2O(g)T1ΔrUm=ΔU1+ΔU2=0ΔU1=ΔfHmθ(H2O,g,298.15K)-∑νB(g)RT1ΔU2=CV,m(H2O,g)(T-T1)(2)解二：ΔrHm=ΔH1+ΔH2ΔH

6、1=ΔfHmθ(H2O,g,298.15K)ΔH2=Cp,m(H2O,g)(T-T1)=5.5R(T-T1)10理解热力学概念：平衡态、状态函数、可逆过程、反应进度、热力学标准态；基本要求理解热力学第一定律的叙述和数学表达式；掌握pVT变化、相变化和化学变化过程中，Q、W、U、H的计算方法，会用状态方程（理想气体状态方程）和有关物性数据（摩尔热容、相变焓、饱和蒸气压等）。掌握热力学能、焓、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓等概念；11