材料热力学第一章-5热力学第一定律对理想气体的应用.ppt

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1、1一、物质的热力学标准态ΔH=QpΔU=QV计算反应热常用问题不知H和U的量值怎么办?规定标准态解决办法标准状态的压力—标准压力py＝100kPa§1-11热化学2气体的标准状态：不管纯气体B还是气体混合物中的组分B，都是温度T，压力p下并表现出理想气体特性的气体纯物质B的(假想)状态；3液体(或固体)的标准状态：不管纯液体B还是液体混合物中的组分B，都是温度T，压力p下液体(或固体)纯物质B的状态。注意：热力学标准状态的温度T是任意的。不过，许多物质的热力学标准状态时的热数据是在T＝298.15K下求得的。41

2、、化学反应计量方程与反应进度称为反应进度，单位为摩尔（mol）。设有方程：aA+bB=yY+zZ或0=ΣνBB令B表示计量方程中任一物质B的化学计量系数，dnB为反应进行到任一程度时B的变化量，定义：或者二、反应的标准摩尔焓［变］rHm(T)5若=1mol，表示amolA与bmolB完全作用生成ymolY与zmolZ，即反应按所给反应式的计量系数比例进行了一个单位的化学反应，反应进度为1摩尔（mol）。62、化学反应的标准摩尔焓［变］参加反应的各物质都处于标准态，且反应进度为1mol时,此时反应的等压热效应

3、称为标准摩尔焓［变］,用rHm(T)表示。7反应物及生成物都处于标准态反应进度为1mol焓变反应(reaction)反应的标准摩尔焓［变］rHm(T)8H2(g,p)+I2(g,p)==2HI(g,p)rHm(298.15K)=-51.8kJmol-1式中：p表示气体的压力处于标准态；rHm(298.15K)表示反应物及生成物都处于标准态时，在298.15K，反应进度为1mol时的焓变。9三、化学反应的热效应----摩尔热力学能和摩尔焓当系统发生了化学变化后，系统的温度回到反应前始态的温度，

4、系统放出或吸收的热量，称为该反应的热效应。吸热为正，放热为负。10化学反应的摩尔热力学能和摩尔焓即ΔrUV,m与ΔrHp,m有何关系？对理想气体参加的反应：Qp,m=QV,m+ΣνB(g)RTΔrHm=ΔrUm+ΣνB(g)RT11因为有些反应，如燃烧反应，多在等容条件下进行，实验测得的是QV,m或ΔrUm而非Qp,m和ΔrHm，故上面的关系式从理论上提供了将等容反应热转化为等压反应热的方法。由于ΣνB(g)RT较小，故在不进行精确计算时，可以近似取为Qp,m=QV,m。例如1mol苯甲酸在纯氧中完全燃烧，Q

5、V,m=-3246.5kJmol-1,Qp,m=-3247.8kJmol-1,二者仅差1.3kJmol-1。12四、盖斯定律（Hess’slaw）ACBrHm(T)=rHm,1(T)＋rHm,2(T)盖斯定律的文字叙述：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）是相同的。13对盖斯定律的说明(1)是一个经验定律，其理论基础是状态函数的改变量只取决于变化的始态和终态，而与变化的途径无关。(2)奠定了热化学的理论基础，它向人们提供了一种不用直接进行化学反应而利用已知物质的热力学

6、性质计算化学反应热效应和/或化学反应焓变的有效方法.14例如：C（石墨）+1/2O2（g）=CO（g），反应的rHm，1几乎无法直接测量。但是，可以从下列2个反应求得：C（石墨）+O2（g）=CO2（g）rHm，2=-393.50kJ.mol-1和CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)rHm，3=-282.96kJ.mol-1rHm,1=rHm,2-rHm,3=-393.50kJ.mol-1-(-282.96kJ.mol-1)=-110.54kJ.mol-115五、物质B的标准摩尔生成焓［变］fH

7、m(B,相态,T)1、fHm(B,相态,T)的定义温度T下，化学反应方程式中B的化学计量数νB＝＋1时，由参考状态的单质生成物质B时的标准摩尔焓变。参考状态，一般是指每个单质在温度T及标准压力p下最稳定的状态。16由教材和手册中可查得B的fHm（B，相态，298.15K）数据(见本书附录)。标准参考态时最稳定单质的标准摩尔生成焓，在任何温度T时均为零。例如fHm(C,石墨,T）＝0。例如fHm（CH3OH,l,298.15K）是反应C（石墨,298.15K,p）＋2H2（g,298.15K,p

8、）＋O2（g,298.15K,p）＝CH3OH（l,298.15K，p）的焓变。172、由fHm(B,相态,T)计算rHm(T)如果在一个反应中各个物质的生成焓都已知，则可以求整个化学反应的焓变。rHm(T)=BfHm(B,相态,T)rHm(298.15K)=BfHm(B,相态，298.15K)18如对反应a