物理化学 02-02恒容热、恒压热及焓

0 系统与环境 1 热力学基本概念和术语 状态与状态函数 状态一定值一定 殊途同归变化等 周而复始变化零 广度量与强度量 热力学平衡 热与功 过程与途径 2 体积功 上次课主要内容 3 热力学第一定律 1 热力学第一定律的其它叙述方法 第一类永动机是不能实现的内能是系统的状态函数 若 U U 则经过从A B A的循环就会发生能量凭空产生或自行消失的的现象 2 2 3恒容热 恒压热 焓 恒容过程体积功W为零 由第一定律表达式可得 dV 0 W 0 2 3 1a dV 0 W 0 2 3 1b 恒压过程体积功为 W pamb V p V2 V1 p2V2 p1V1 1 恒容热 QV 2 恒压热 Qp Constantvolumeheat Constantpressureheatandenthalpy 3 定义H U pV 2 3 2 于是 Qp H2 H1 H或 Qp dH dp 0 W 0 2 3 3a 3 焓 dp 0 W 0 对恒压过程应用热力学第一定律 可得 焓 状态函数 无明确的物理意义广度性质其绝对值无法测出 4 4 QV U及Qp H两关系式的意义 C s O2 g CO2 g CO g 1 2O2 g H1 H2 H3 H2 H1 H3 H2 H1 H3 5 2 4热容 恒容与恒压变温过程热的计算 无相变化和化学反应时 一定量的物质温度升高1K所吸收的热量称为该物质的热容 1 热容 heatcapacity 热容 比热容 1g物质 J g 1 K 1 摩尔热容 1mol物质 J mol 1 K 1 摩尔热容 摩尔定容热容 CV m摩尔定压热容 Cp m 6 Cm随温度的变化 平均摩尔定压热容 7 CV m和Cp m的关系 8 将上式代入 Cp m CV m 的式子中 对液体与固体 Cp m CV m 0 对理想气体 Cp m CV m R 恒压过程 温度升高体积膨胀 导致 1 系统内部分子势能升高 热力学能增加 2 对环境做功 因此Cp m总是大于CV m 9 热容是物质的特性 同一物质 聚集状态不同 热容不同 热容是温度的函数 理想气体的摩尔热容 单原子气体 双原子气体 10 2 恒容变温及恒压变温过程热的计算 对于n一定的某系统进行单纯pVT变化 3 凝聚系统变温过程 因为Cp m CV m 0 11 对于无相变及化学变化的理想气体等温过程 U 0 1 焦耳实验 2 5焦耳实验 理想气体的U与H 2 理想气体的热力学能与焓 12 对于无相变及化学变化的理想气体等温过程 H 0 H U pV 13 说明对于理想气体 U与 H的计算不再受过程恒容与恒压条件的限制 14 例 将10 0g523K 2 00 105Pa的CO g 等压降温到273K 计算此过程的Q U H 已知在此温度区间 15 初态T1 523KP1 2 00 105PaV1 7 76 10 3m3U1 H1 末态 1 T2 273KP1 2 00 105PaV2 4 05 10 3m3U2 H2 末态 2 T2 273KP2 1 04 105PaV1 7 76 10 3m3U2 H2 等压过程 等容过程 16 解 a Q 0 W 0 U Q W 0 b Q 0 W 0 U Q W 0 例1 将一电炉丝浸入刚性绝热容器的水中 接上电源通电一段时间 试判断此过程中 a 水的热力学能 b 水和电炉丝总的热力学能是增加 减少还是不变 17 例2 1 以气体为系统 W 0 Q 0 Qp