燃烧热力学基础资料课件

1、（thermodynamicsthermodynamics）确定化学反应的热效应确定化学反应的热效应化学平衡条件以及平衡时系统的状态化学平衡条件以及平衡时系统的状态燃烧反应计算燃烧反应计算燃烧空气量的计算燃烧空气量的计算燃烧产物的组成燃烧产物的组成生成热、反应热和燃烧热生成热、反应热和燃烧热燃烧热的测量与计算燃烧热的测量与计算燃气的离解燃气的离解化学平衡化学平衡燃气的离解燃气的离解化学平衡时燃烧产物成分计算化学平衡时燃烧产物成分计算 质量作用定律，阿累尼乌斯公式，碰撞理论，化质量作用定律，阿累尼乌斯公式，碰撞理论，化学反应速率，化学反应速率，化 学反应的动力学分类，影响化学反学反应的动力学分类

2、，影响化学反应速率的因素，链锁反应，爆炸反应三界限应速率的因素，链锁反应，爆炸反应三界限燃烧热概念，燃烧反应计算方法燃烧热概念，燃烧反应计算方法燃气的离解过程燃气的离解过程当初始物质的全部化学能都转化为另一种能当初始物质的全部化学能都转化为另一种能量时，也就是说，最终物质不再含有化学能时，燃烧是量时，也就是说，最终物质不再含有化学能时，燃烧是完全的。为此，必须提供至少能使全部燃料氧化的氧量。完全的。为此，必须提供至少能使全部燃料氧化的氧量。 ：假如为燃料供应的氧量低于它全部氧化所：假如为燃料供应的氧量低于它全部氧化所需要的氧量，则燃烧是不完全的。这时，尚有部分初始需要的氧量，则燃烧是不完全的。

3、这时，尚有部分初始化学能保留在燃烧产物中，不完全燃烧获得的能量比较化学能保留在燃烧产物中，不完全燃烧获得的能量比较少。少。 何为何为？：按照燃料中的可燃物分子与氧化剂分：按照燃料中的可燃物分子与氧化剂分子进行化学反应的反应式，根据物质平衡和热量平衡子进行化学反应的反应式，根据物质平衡和热量平衡的原理，确定燃烧反应的各参数。的原理，确定燃烧反应的各参数。 燃烧反应计算燃烧反应计算燃烧反应计算的燃烧反应计算的燃料成分燃料成分氧化剂（空气）氧化剂（空气）氧占空气的氧占空气的21 完全燃烧所需完全燃烧所需要的要的表示燃烧反应物化学表示燃烧反应物化学当量关系的计量方程，当量关系的计量方程，即燃烧的化学方

4、程式。即燃烧的化学方程式。依据依据如如： (1-2)(1-3)(1-4)(1-5) (1-6) 222111683202kmolHkmolOkmolH Okcal2111296202kmolCkmolOkmolCOkcal22111675802kmolCOkmolOkmolCOkcal2211197200kmolCkmolOkmolCOkcal2211170860kmolSkmolOkmolSOkcal燃烧的化学方程的通式燃烧的化学方程的通式：aAbBeEfFq例：燃料成分由例：燃料成分由C、H、O、S组成，其中组成，其中C为为Ckg，H为为Hkg，O为为Okg，S为为Skg，且，且CHOS1

5、kg，求燃，求燃烧所需空气量？烧所需空气量？ C ：C kg kmolC12 ：H kg kmolH22H ：O kg 2OkmolO32 S ：S kg kmolS32 C 12kmolCC 1kmol2O 1kmol ：2O 12kmolC2H 2kmolH21kmolH221kmolO ：2O 4kmolHS 32kmolSS 1kmol2O 1kmol ：2O 32kmolS1CHOSkg燃烧所需要的燃烧所需要的：min12432CHOSO对应的对应的：minmin1()0.210.21 12432OCHOSL：过量空气系数 minLL例：柴油例：柴油C：0.857kg，H：0.133

6、kg，O：0.010kg，求完，求完全燃烧所需的最小氧量全燃烧所需的最小氧量Omin及对应的及对应的Lmin？ 燃料组成(kg)Ominkmol/kgLminkmol/kg热值（kJ/kg）（实验值）热值(kJ/kg)（计算值）CHO汽油0.8540.1420.0040.10650.50734352943500原油0.8600.1370.0030.10580.50384311142207柴油0.8570.1330.0100.10430.49664185542667重油0.8600.1200.0200.10100.48094185541269（combustion production）1110

7、00001nnnnnnn 0min8132HOL 1：0 ：反应产物分子数与反应物分子数之比。用来衡量反应产物分子数与反应物分子数之比。用来衡量 燃烧反应引起的分子数及相应的体积的变化。燃烧反应引起的分子数及相应的体积的变化。0例：例： C=0.87，H=0.126，O=0.004时，求时，求 ？0 所有的化学反应都伴随着能量的所有的化学反应都伴随着能量的或或。而能量通。而能量通常是以常是以的形式出现。当反应体系在的形式出现。当反应体系在条件下进行某条件下进行某化学反应过程时，除膨胀功外，不作其它功，此时体系化学反应过程时，除膨胀功外，不作其它功，此时体系，称为该反应的，称为该反应的。 反应在

8、反应在latm、298K下进行下进行0298H表示为表示为 ，上标上标0代表代表1atm1atm标准压力，标准压力，下标下标298”代表标准温度代表标准温度298K 吸热为正值，放热为负值吸热为正值，放热为负值 何谓生成热、反应热、燃烧热？何谓生成热、反应热、燃烧热？2判断下列热化学方程式的反应热是否为生成热？判断下列热化学方程式的反应热是否为生成热？原因？原因？3反应热、生成热、燃烧热三者的区别？反应热、生成热、燃烧热三者的区别？ H2 (g) + I2 (s) HI (g) = 25.10 kJmol12120298fh CO (g) + O2 (g) CO2 (g) =-282.84kJ

9、mol N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) =82.04 kJmol0298h120298h：和氧化剂在等温等压条件下和氧化剂在等温等压条件下 完全燃烧释放的热量。标准状态时的燃烧完全燃烧释放的热量。标准状态时的燃烧 热称为标准燃烧热。热称为标准燃烧热。 ：由最稳定的：由最稳定的化合成标准状态下化合成标准状态下 物质的反应热。物质的反应热。：等温等压条件下反应物形成生成物时吸收：等温等压条件下反应物形成生成物时吸收 或释放的热量。或释放的热量。 反应热反应热生成物焓的总和生成物焓的总和 反应物焓的总和反应物焓的总和 H2 (g) + I2 (s) HI (g) = 25.1

10、0 kJmol12120298fh CO (g) + O2 (g) CO2 (g) =-282.84kJmol0298h120298hN2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) =82.04 kJmol 1）写出热化学方程式）写出热化学方程式 ；2）根据质量守恒，确定一摩尔燃料对应下的其它各反）根据质量守恒，确定一摩尔燃料对应下的其它各反 应物和生成物的计量系数；应物和生成物的计量系数；3）查表确定各反应物和生成物的生成热；）查表确定各反应物和生成物的生成热；4）根据（）根据（1-43）计算出燃烧热。）计算出燃烧热。(1-43)psRjjfjsfsRhMhMH02980298029

11、8例：求甲烷在空气中完全燃烧时的燃烧热？例：求甲烷在空气中完全燃烧时的燃烧热？ CH4(g)+2O2(g)+ 7.52N2(g) CO2(g)+2H2O(l)+ 7.52N2(g)查表1-2 ：molkJhCOf/51.39302982molkJhlOHf/85.2850)(2982002982NfhmolkJhCHf/85.7402984002982Ofh002982NfhPsRjfjjfSsCRhMhMhH0002980298 052. 702)85.74(1052. 7)85.285(2)51.393(1mol/36kJ.8901燃烧热的直接测量燃烧热的直接测量 (两种方法）两种方法）n

12、 定容量热计定容量热计：燃烧热不做功，所以所吸收的：燃烧热不做功，所以所吸收的 热热 量等于使内能增加了量等于使内能增加了 ；n 定压量热计定压量热计：燃烧热做功，所吸收的热量等：燃烧热做功，所吸收的热量等 于焓增大了于焓增大了 。二二. 烧热的间接计算法烧热的间接计算法 (化学两个定律）化学两个定律）n拉瓦锡拉瓦锡-拉普拉斯拉普拉斯 ( Laplace ) 定律定律n盖斯盖斯 ( Hess ) 定律定律 h。 CO2的的分解热分解热 （很难测定）（很难测定）例：例： 根据这个定律，我们能够按相反的次序来写热化学根据这个定律，我们能够按相反的次序来写热化学方程，从而可以根据化合物的生成热来确定

13、化合物方程，从而可以根据化合物的生成热来确定化合物的分解热。的分解热。 不管化学反应是一步完成的，还是分几步完成的，该不管化学反应是一步完成的，还是分几步完成的，该反应的热效应相同，换言之，即反应的热效应相同，换言之，即。暗示了热化学方程能够用代数方法作加减。暗示了热化学方程能够用代数方法作加减。 碳和氧化合成一氧化碳的碳和氧化合成一氧化碳的生成热生成热 （产物中混有产物中混有CO2，不能直不能直 接用实验测定）接用实验测定）例：例：苯的苯的生成热生成热 （很难测定）（很难测定）： 对一定温定压系统，若所有组分的浓度变化率均趋于零，则称系统达到了化学平衡，是一种动态平衡。其中，pA、 pB、

14、pE、 pF及xA、 xB、 xE、 xF分别为成分A、B、 E、F的分压力和摩尔分数；p为总压。() ()() ()efefefefa bEFEFEFpabababABABABp px px px xKpp px px px x aAbBeEfFCO2和和H2O分别离解分别离解和和O2 H2和和H2O分别离解分别离解 和和 N2参加反应参加反应 N2离解离解 和和 燃料的一般分子式为燃料的一般分子式为CnHmOlNk，燃烧产物共有燃烧产物共有H、O、N、H2、OH、CO、NO、O2、H2O、CO2、N2、Ar等等12种，依次用种，依次用x1x12表示其摩尔分数。表示其摩尔分数。x13为产生为

15、产生1摩尔燃摩尔燃烧产物的燃料摩尔数。烧产物的燃料摩尔数。klmnNOHC)2/4/( :O2lmn/ )2/4/( :O2lmn当量比132212342567829210211212/ 4/ 23.72740.0444nmlknmlxC H O NONArx Hx Ox Nx Hx OHx COx NOx Ox H Ox COx Nx Ar左边简记为：左边简记为：其中：其中： ， ， ，ArrNrrOmHnCx 2213/2/4/0lmnr02/rlr07274. 32/rkr004444. 0rr 根据左右原子平衡：61013xxnx14591322xxxxmx2567891013222xxxxxxxrx37111322xxxr x 1213xr x C原子平衡 （151） H 原子平衡 （152）O原子平衡 （153）N原子平衡 （154）Ar原子平衡 （155）1211iix（156）21/2HH1/21/2114/Kx Px21/2OO1/ 21/ 2228/Kx Px21/2NN1/ 21/ 23311/Kx Px221/21/2OHOH1/21/25548/Kxxx221/21/2ONNO1/ 21/ 277811/Kxxx2221