工程热力学第14讲-第8章-1热化学ppt课件.ppt

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1、工程热力学第十四讲山东大学机械工程学院过程装备与控制工程研究所过程装备与控制工程专业本讲内容§8-1热化学1化学反应过程的热力学第一定律2化学反应的热效应3理论燃烧火焰温度补充：燃烧计算学习要求1掌握反应热效应的基本概念。2掌握盖斯定律和基尔霍夫定律，会计算反应热。3了解绝热燃烧时理论燃烧温度的计算。1.热化学热化学热化学是一门比较古老的学科，主要任务是测定物质的热力学量。但是20世纪以来热化学有很大发展,热化学的应用领域从测定物资的热数据扩张到化学动力学、生命科学、农学、医学、药学等领域.确切地说：即“把热力学第一定律应用于讨论和计算化学反应中热量变化问题的科学。”简

2、单地说：即“研究化学反应热效应的科学。”生活生产中的热化学问题化学反应中的能量变化在化学反应中伴随有能量的变化，这种能量的变化常以热能的形式表现出来。化学反应吸热反应放热反应中和反应燃烧反应金属与酸的反应氧化钙与水反应大多数化合反应铝热反应碳与二氧化碳的反应盐类的水解铵盐与碱的反应大多数分解反应水解反应反应的能量示意图HHClCl提供能量436kJ/mol提供能量243kJ/molClHClH释放能量431kJ/mol释放能量431kJ/mol键断裂键断裂ClCl+HH+++键形成键形成能量变化的原因如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物时

3、放出热量，这是放热反应。反之是吸热反应。化学反应过程的热力学第一定律内能=物理内能+化学内能功=容积功+非容积功反应热Q：化学反应过程中，系统与外界交换的热量。化学反应过程的热力学第一定律2化学反应热效应化学反应热效应化学反应热效应：不做非容积功时，化学反应的等温反应过程热。化学反应热效应与反应热不同。化学反应热效应专指不做非容积功的等温反应过程的反应热。化学反应热效应用Q表示:+Q表示反应吸热-Q表示反应放热恒容反应热效应和恒压反应热效应恒容反应热Qv：将热力学第一定律用于恒容反应，恒容反应热在数值上等于体系内能的改变量。即Qv=UP-UR。恒压反应热Qp：将热力学第

4、一定律用于恒压反应，恒压反应热在数值上等于体系的焓变。即Qp=HP-HR。恒容反应热与恒压反应热的关系：恒容反应热效应和恒压反应热效应对凝聚态反应体系：△V≈0，计算时可以不计算固态和液态物质的摩尔数。则：恒压热效应≈恒容热效应。凝聚态物质与同摩尔数的气态物质相比，其体积可以忽略不计，计算时可以不计算固态和液态物质的摩尔数。纯气相反应或有气体参与的多相反应，其中的气体可视为理想气体，化学反应热效应的意义化学反应过程是一个复杂过程，伴有状态函数变化△U、△H，也有过程函数W、Q等。Q和W不是状态函数，但若把热力学第一定律用于恒容或恒压过程就可将Q用状态函数表示。化学反应热

5、效应的意义在于将过程函数与体系容量性质（状态函数变化量）联系在一起。影响反应热效应的因素1）反应的本性；2）反应物的存在形态；3）反应的温度；4）反应方程式的写法。热化学方程式热化学方程式：表示化学反应与热效应关系的方程式。热化学方程式是表示化学反应始末态之间关系的方程,它不考虑反应实际上能否进行到底,只表示反应前后物质的量的反应热效应之间的关系。热化学反应方程式须注明参加反应物质的状态,温度,压力和反应进行的各种条件等。例:石墨与氧反应生成二氧化碳的热化学方程式为:C+O2CO2rHm(298K)=－393.5kJ.mol-1(石墨,1p0)(g,1p0)(g,1p

6、0)(298K,1p0)写热化学方程式的注意事项1）用符号表示恒压或恒容反应热，注意符号；2）标明反应的温度及压力；3）必须在化学式的右侧注明物质的物态（包括s，l，g，晶型等）或浓度；4）化学式前的系数是化学计量数，可是整数或简单分数;5）反应热的单位：kJ/mol或kJ/kmol;6）正反应与逆反应的反应热数值相等但符号相反。反应热效应的测量反应热效应的测量弹式热量计反应热量计热导式热量计弹式热量计测量反应热1-外壳2-量热容器3-搅拌器4-搅拌马达5-氧弹6-样品7-贝克曼温度计8-燃烧丝引线弹式热量计原理图控温装置测温装置加热器搅拌器搅拌器感温元件感温元件+-样

7、品氧气白金丝+-控温装置测温装置加热器搅拌器搅拌器感温元件感温元件样品氧气白金丝反应热量计测温装置电能标定装置搅拌器加样器图示推杆样品热导式热量计block热电堆样品池基线tE记录曲线反应热效应的计算反应热效应的计算标准反应热效应可以通过标准生成焓或标准燃烧焓计算而得。压力对反应热效应的影响较小，可以忽略不计！温度对反应热效应的影响可通过基尔霍夫定律进行计算。标准生成焓定义：某物质的标准摩尔生成焓（或称标准摩尔生成热）是：“在标准压力和指定温度下，由最稳定单质合成1mol某物质的恒压反应热即为该物质的标准生成热。”简称生成焓。标准状态：1