标准日本语中级 (2)ppt课件.ppt
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1、的功统称为非体积功w 。 功w也不是状态函数 思考:1mol理想气体,密闭在1)气球中,2) 钢瓶中;将理 想气体的温度提高20C时,是否做了体积功? 1)做体积功,2)未做体积功。 w= w体+ w 首页上一页下一页末页 27 思考:水能变油吗? 热无序能;功有序能;能的品位不同。 一封闭系统,热力学能U1,从环境吸收热q ,得功 w,变到状态2,热力学能U2,则有: U1 U2 q 0 w 0 U = q +w 首页上一页下一页末页 28 4 体积功w体的计算 等外压过程中,体积功 w体= p 外(V2 V1) = p外V pp外 = F / A l p外 = F / A,l = V /
2、A2, 因此,体积功 w体= F l = (p外 A) (V/A) = p外 V 图1.4 体积功示意图 首页上一页下一页末页 29 5 理想气体的体积功 理想气体的定义: 气体分子不占有体积,气体分子之间的作用力为 0的气态系统被称为理想气体。 理想气体的状态方程: 附例1.2 1 mol理想气体从始态100kPa, 22.4dm3经等温恒外 压p2 = 50kPa膨胀到平衡,求系统所做的功。 解:终态平衡时的体积为: 负值表示系统对外做功。 首页上一页下一页末页 30 6.热力学能的组成部分和波谱分析概要* (1)平动能 Ut:质点在三维空间的平动运动有关的 能量。通常只有流体质点具有该能
3、量。 (2)转动能Ur:质点环绕质心转动所具有的能量。单 原子气体没有该能量。 (3)振动能 Uv:与分子或多原子离子中的组成原子间 相对的往复运动有关的能量。物质具有零点震动能。 (4)电子能 Ue:原子核与电子之间的相互作用系统所 具有的能量。它是化学反应中能量变化的主要部分 。 以上形式的能量依次增大,且它们均是量子化的。 首页上一页下一页末页 31 波谱分析概要* 利用物质发射或吸收 电磁辐射波来进行定 性及定量分析的测试 方法。 一般地,根据波长可 进行定性分析; 根据波谱强度可进行 定量分析。 图1.13 500 MHz核磁共振波谱仪 首页上一页下一页末页 32 1. 2. 2 化
4、学反应的反应热与焓 通常把反应物和生成物具有相同温度时,系统吸收或 放出的热量叫做反应热。 根据反应条件的不同,反应热又可分为: 定容反应热 恒容过程,体积功w体 = 0,不做非体积功 w =0时,所以 , w= w体+ w =0 ,qV = U 定压反应热 恒压过程,不做非体积功时, w体= p(V2V1),所以 qp = U + p(V2V1) 思考:这两个公式有什么用处? 可以利用这两个公式计算反应热。 首页上一页下一页末页 33 1 焓 qP =U + p(V2 V1) = (U2 - U1)+ p(V2 V1) = (U2 + p 2V2) (U1 + p 1V1) 公式qp =H
5、的意义: 等压热效应即为焓的增量,所以可以通过H的计算求出qP 的 值。 令 H = U + p V 则qp =H2 H1=H H 称为焓,是一个重要的热力学函数。 思考:焓是状态函数吗?能否知道它的绝对数值? 是状态函数,但不能知道它的绝对数值。 首页上一页下一页末页 34 2 定容反应热与定压反应热的关系 已知定容反应热:qV = U; 定压反应热:qp = Up + p(V2 V1) 等温过程, Up UV,则: qp qV = n2(g)RT n1(g)RT = n(g)RT 对于理想气体反应,有: 对于有凝聚相参与的理想气体反应,由于凝聚相相对气 相来说,体积可以忽略,因此在上式中,
6、只需考虑气体 的物质的量。 H U = qp qV = p(V2 V1) 思考:若反应 C(石墨) + O2(g) CO2(g) 的qp,m为393.5kJmol 1,则该反应的qV,m 为多少? 该反应的n(g) = 0, qV = qp 所以对于没有气态物质参与的反应或n(g) 0的反应,qV qp 对于有气态物质参与的反应,且n(g)0的反应,qV qp 首页上一页下一页末页 35 3 盖斯定律 化学反应的恒压或恒容反应热只与物质的始态或终 态有关而与变化的途径无关。 始态 C(石墨) + O2(g) 终态 CO2(g) 中间态 CO(g) + O2(g) 即热化学方程式可像代数式那样进
7、行加减运算。 首页上一页下一页末页 36 盖斯定律示例 由盖斯定律知:若化学反应可以加和,则其反应热也可 以加和。 附例1.3 已知反应和的反应焓, 计算的反应焓, 解: 首页上一页下一页末页 37 1.2.3 反应标准摩尔焓变的计算 1 热力学标准态 : 气体物质的标准态:标准压力p 下表现出理想气 体性质的纯气体状态 溶液中溶质B的标准态是:标准压力p 下,质量 摩尔浓度为b (1.0mol.kg-1),并表现出无限稀溶液 中溶质的状态; 本书采用近似c =1.0 mol.dm-3) 液体或固体的标准态是:标准压力p 下的纯液体 或纯固体。 首页上一页下一页末页 38 2 标准摩尔生成焓
8、指定单质通常指标准压力和该温度下最稳定的单质。如C: 石墨(s);Hg:Hg(l) 等。但P为白磷(s),即P(s,白)。 298.15K时的数据可以从手册上查到。 思考:以下哪些反应的恒压反应热不是生成焓(反应物和生 成物都是标准态)? (1) (2) (3) 显然,标准态指定单质的标准生成焓为0。生成焓的负值越大, 表明该物质键能越大,对热越稳定。 标准状态时由指定单质生成单位物质的量的纯物质B 时反应的焓变称为标准摩尔生成焓,记作 。 首页上一页下一页末页 39 3 标准摩尔焓变及测定 测定原理: 由于qp =H 所以可以通过在标准状态下测定恒温恒压条件 下的反应热得到反应标准摩尔焓变.
9、 标准状态下,反应进度 = 1mol的焓变称为反应的标 准摩尔焓变:记作 首页上一页下一页末页 40 4 反应的标准摩尔焓变的计算 稳定单质 可从手册数据计算298.15K时的标准摩尔反应焓. 反应物 标准状态 生成物 标准状态 r Hm f Hm (p)f Hm (r) 由盖斯定律,得: 首页上一页下一页末页 41 标准摩尔反应焓变计算示例 解:从手册查得298.15K时Fe2O3和Al2O3的标准摩 尔生成焓分别为824.2和1675.7kJmol-1。 例1.4 试计算铝热剂点火反应的 反应计量式为: 首页上一页下一页末页 42 注意事项 物质的聚集状态,查表时仔细 应用物质的标准摩尔生
10、成焓计算标准摩尔反应焓时 需要注意 公式中化学计量数与反应方程式相符 数值与化学计量数的选配有关; 温度的影响 首页上一页下一页末页 43 附例1.4 设反应物和生成物均处于标准状态,计算1mol乙炔 完全燃烧放出的能量。 解:从手册查得298.15K时,各物质的标准摩尔生成焓如下 。 226.73 0 -393.509 -285.83 首页上一页下一页末页 44 1.3 常见能源及其有效与清洁利用 能源是自然界中为人类提供能量的物质资源。 思考:能源对于人类的重要性,为什么能源科学被 列为当今社会的三大支柱之一。 能源是当今社会的三大支柱(材料、能源、信息 )之一。 能源是我们赖以生存的重要
11、物质基础。 首页上一页下一页末页 45 1.3.1 世界能源的结构与能源危机 1.能源的分类 一次能源二次能源 常规 能源 燃料能源 煤炭、石油、天然 气、生物质能 煤气、焦碳、成品燃 油、液化气、酒精 非燃料能源 水能电力、蒸汽、热水 新能源 燃料能源核能人工沼气、氢能 非燃料能源 太阳能、地热、风 能、海洋能 激光 利用 状况 使用 性质 形成条件 表1.2 能源的分类 首页上一页下一页末页 46 2 世界能源的结构和消耗 195019601970198019902010 10 20 30 40 50 60 能源结构比例(%) 年代 图1.7 世界消耗的一次能源结构 煤炭 石油 天然气 水
12、电及其它 首页上一页下一页末页 47 3 能量消耗前六名的国家 美国中国俄罗斯日本德国印度 5 10 15 20 25 30 能源结构比例(占世界%) 国家 煤炭 石油 天然气 核能 水电 25.4 10.4 7.2 6.0 4.1 2.9 图1.8 世界六国消耗的一次能源比例及总比例(占世界) 趋势(比例): 石油和天然气下降; 煤炭上升; 核电上升。 首页上一页下一页末页 48 4 能源危机 本质:能量总量不变,质量衰退了,有序能下降 。 思考:核能属于常规能源吗? 首页上一页下一页末页 49 1.3.2 煤炭与洁煤技术 思考:我国能源结构的特点是什么? 我国的能源结构中,煤炭占据重要地位
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