1、00-7-15111 热力学第一定律中的热力学第一定律中的 W 是指是指_ A. 体积功体积功 B. 非体积功非体积功 C. 各种形式功之和各种形式功之和 D. 机械功机械功2 对气体的绝热自由膨胀过程对气体的绝热自由膨胀过程, 下述说法中不正确的是下述说法中不正确的是_ A. 任何气体任何气体, 热力学能都不变热力学能都不变 B. 若是真实气体若是真实气体, 热力学能可能变化热力学能可能变化 C. 若是理想气体若是理想气体, 温度不变温度不变 D. 若是真实气体若是真实气体, 温度可能变化温度可能变化3 对于下列完成对于下列完成同一过程同一过程的不同途径的描述的不同途径的描述, 正确的是正确
2、的是_ A. 任一可逆途径的功一定比任一不可逆途径的功多任一可逆途径的功一定比任一不可逆途径的功多 B. 不同可逆途径的功都一样多不同可逆途径的功都一样多 C. 不同不可逆途径的功都一样多不同不可逆途径的功都一样多 D. 任一可逆途径的功不一定比任一不可逆途径的功多任一可逆途径的功不一定比任一不可逆途径的功多CBD00-7-1524 某绝热系统在接受了环境所做的功后某绝热系统在接受了环境所做的功后, 其温度其温度_ A. 一定升高一定升高 B. 一定降低一定降低 C. 一定不变一定不变 D. 不一定改变不一定改变A5 对于任意封闭系统中对于任意封闭系统中H和和U的相对大小的相对大小, 正确的答
3、案是正确的答案是 _ A. H U B. H 0 B. H B. U H= U + V p = V p10kJ00-7-1510 11 用公式用公式 计算体积功必须满足条件计算体积功必须满足条件:_12lnVVnRTW (1)理想气体理想气体; (2)恒温恒温; (3)可逆变化可逆变化. 10 “由公式由公式 H = Qp 可知可知, 只有恒压过程才有焓变只有恒压过程才有焓变.” 这句话这句话是是_的的, 原因是原因是_焓是系统的状态函数焓是系统的状态函数, 系统的任何状态系统的任何状态变化都会引起焓变变化都会引起焓变; 上式表明的是上式表明的是: 只有在恒压不做非体积功只有在恒压不做非体积功
4、的条件下的条件下, 系统的焓变才与过程的热量相等系统的焓变才与过程的热量相等. 12 H = U + pV, 则则 H = U + (pV), 式中式中(pV)是否表示是否表示系统所做的体积系统所做的体积功功?_不是不是. (pV)仅表示仅表示 p2V2 p1V1 , 而与体而与体积功无必然联系积功无必然联系. 式中式中p和和V都是系统的状态函数都是系统的状态函数. 只有在只有在psys = pamb = 常数的恒压条件下常数的恒压条件下, (pV) = pamb V, 才与体积功大小才与体积功大小相等相等.错误错误00-7-1511 15 上题过程中上题过程中dU = Q + W = Cpd
5、TpdV, 这一式子也是这一式子也是错误的错误的, 因为因为_ . 13 298K时时, S的标准燃烧焓为的标准燃烧焓为296.8 kJ mol1, 298K时反应时反应 的标准摩尔反应焓的标准摩尔反应焓 rHm = _ kJ mol1 .(g)OS(s)(g)SO22121221 热容的概念只能用于计算仅因物质温度变化而吸放热容的概念只能用于计算仅因物质温度变化而吸放的热量的热量, 而对恒温的相变或化学变化根本不能适用而对恒温的相变或化学变化根本不能适用 148.4 14 在在373.15K及及101325Pa下下, 一定量的水变成水蒸气一定量的水变成水蒸气, 因为因为 故在故在dT = 0
6、, dp = 0的条的条件下件下, dU = 0. 这一结论是这一结论是_的的, 因为因为_,ddd),(ppUTTUUpTfUTp 相变过程中组成发生变相变过程中组成发生变化化, 对组成可变的系统对组成可变的系统, 两个独立变量是不能决定其状态的两个独立变量是不能决定其状态的, 通通常还必须包括每个组分在各个相中的组成变量常还必须包括每个组分在各个相中的组成变量, 即即 U = f(T, p, n1, n2, n3, ). 可见题给全微分式并未包括两相组成变化引起可见题给全微分式并未包括两相组成变化引起的内能变化的内能变化.错误错误00-7-1012气体的两种恒外压膨胀两种途径均为恒外压膨胀
7、两种途径均为恒外压膨胀.(a) pamb = 0, W = pamb (V2V1) = 0J1351J15.273314. 815 . 05 . 05 . 0)2(5 . 0)(1111112amb nRTVpVVpVVpW(b) pamb = 50.663kPa ,结果表明结果表明: 系统在相同的始态系统在相同的始态, 末态的条件下末态的条件下, 不同途径的体积不同途径的体积功并不相等功并不相等, 反映出功并非状态函数的增量反映出功并非状态函数的增量.提示: 放映时按鼠标右键, 从快捷菜单中选择“定位” “按标题” “？”, 便可调出所需要的例题. 例例 1molH2由由 p1 = 101.
8、325kPa, t1 = 0, 分别经分别经(a)向真空膨胀向真空膨胀; (b)反抗恒定外压反抗恒定外压 pamb= 50.663kPa, 恒温膨胀至恒温膨胀至p2 = 50.663kPa, 试求两种不同途径中系统与环境交换的体积功试求两种不同途径中系统与环境交换的体积功W(a)及及W(b).00-7-1013理想气体恒压升温、恒容升温、自由膨胀 例例 求求5 mol H2 (视为理想气体视为理想气体)在下列各过程中的体积功在下列各过程中的体积功. (1) 由由300 K, 100 kPa恒压下加热到恒压下加热到800 K; (2) 5 mol H2由由300 K, 100 kPa恒容下加热到
9、恒容下加热到800 K; (3) 5 mol H2由由300 K, 1.0 MPa自由膨胀到自由膨胀到1.0 kPa. (1) 恒压过程恒压过程 pamb = p1 = p2 = p W = p(V2 V1) = nR (T2 T1) = 20.78 kJ(2) 恒容过程恒容过程, W = 0.(3) 自由膨胀自由膨胀, pamb = 0, W = 0. 00-7-1014理想气体恒外压、恒压过程例例 计算计算2 mol理想气体在以下过程中所作的功理想气体在以下过程中所作的功:(1) 使外压力保持为使外压力保持为101.3 kPa , 从从10.0 dm3恒温膨胀到恒温膨胀到30.0 dm3;
10、 (2) 在气体压力与外压保持相等并恒定的条件下在气体压力与外压保持相等并恒定的条件下, 将气体加热将气体加热, 温温度从度从T1 = 298 K升到升到T2, 体积从体积从10.0 dm3膨胀到膨胀到30.0 dm3; (1) 恒外压过程恒外压过程, pamb = 101.3 kPa W2 = pamb(V2 V1) = 101.3(30.010.0)103 kJ = 2.03 kJ (2) 恒压过程恒压过程, pamb = p1 = nRT/V1 = (28.314298)/(10.0103)Pa = 4.96 105 Pa W3 = p(V2 V1) = 4.96105 (30.0 10
11、.0)103 J = 9.91kJ 00-7-1015理想气体3种恒外压恒温过程例例 10 mol的理想气体的理想气体, 压力压力1013 kPa, 温度温度300 K, 分别求出恒分别求出恒温时下列过程的功温时下列过程的功: (1)向真空中膨胀向真空中膨胀; (2)在外压力在外压力101.3 kPa下体积胀大下体积胀大1 dm3; (3)在外压力在外压力101.3 kPa下膨胀到该气体压力也是下膨胀到该气体压力也是101.3 kPa; (1) W = 0 ( pamb = 0 ) (2) W = 101.3 kPa 1 dm3 = 101.3 J (3) W = pamb(nRT /p2 n
12、RT/p1) = 101.3108.314300 (1/101.3 1/1013)J = 22.45 kJ00-7-1016理想气体恒压加热例例 0.2 mol某理想气体某理想气体, 从从273 K, 1 MPa恒压加热到恒压加热到523 K, 计算该过程的计算该过程的Q, W, U, H. 已知该气体的已知该气体的Cp, m = (207103 T / K)Jmol1K1. Q = = na(T2T1)b(T22T12)/2 = 1.14 kJ W = p V = nR T = 0.42 kJ U = QW = 0.72 kJ H = Q = 1.14 kJ 21dm,TTpTnC00-7-
13、1017气体恒压升温，平均热容例例 已知已知CO2的的Cp,m=26.75+42.258 103T/K-14.25 106(T/K)2 Jmol1K1. 试求试求100kg常压常压, 27的的CO2恒压升恒压升温至温至527的的H, 并按定义求算该温度范围内的平均定压摩尔热并按定义求算该温度范围内的平均定压摩尔热容容.11336223313221221221221m,mmolJ694.22molJ3/ )15.30015.800(1025.142/ )15.30015.800(10258.42)15.30015.800(75.263/ )(2/ )()()d(d TTcTTbTTaTcTbTa
14、TCHpkJ10157. 5J226941001.4410043m HnH1111m12212m,molKJ39.45molKJ50022694 THTT)dTcTbT(aCp00-7-1018混合气体热容，热量衡算例例 水煤气发生炉出口的水煤气的温度是水煤气发生炉出口的水煤气的温度是1100, 其中其中CO及及H2的的体积分数各为体积分数各为0.50. 若每小时有若每小时有300kg水煤气由水煤气由1100冷却到冷却到100, 并用所回收的热加热水并用所回收的热加热水, 使水温由使水温由25升高到升高到75. 试求每小时生试求每小时生产的热水量产的热水量.131322molkg1001.15
15、molkg10)01.2802. 2(5 . 0)CO()CO()H()H()( yMyMM 水煤气水煤气mol1098.19molkg1001.15/kg300/)(313 Mmn 水水煤煤气气从附录查得两者的热容后求平均热容从附录查得两者的热容后求平均热容:11263,2,2,26311,263112,molKJ)/(10749. 0/106.01526.709 )CO()CO()H()H()/(10172. 1/10683. 753.26molKJ/ )CO()/(10326. 0/10347. 488.26molKJ/ )H( KTKTCyCyCKTKTCKTKTCmpmpmpmpmp
16、 每小时每小时300 kg水煤气降温所放出的热水煤气降温所放出的热:kJ1026. 6Jd)/(10749. 0/106.01526.70919983d515.37315.1373263m,21 TKTKTTCnHQTTpp 每小时生产每小时生产75的热水的质量为的热水的质量为: kg102.992kg)2575(184. 41026. 6)(35 tCQmpp水水00-7-1019两种物质传热，包括变温和相变例例 压力恒定下单位质量物质升温压力恒定下单位质量物质升温1K所需的热称为定压热容所需的热称为定压热容, 以以Cp表示表示, 常用单位是常用单位是Jg1. 今有今有15, 212g的合金
17、块置于量热计的合金块置于量热计中中,于恒压于恒压101.325kPa下通过一定量下通过一定量100的水蒸气的水蒸气. 当金属块温度当金属块温度上升到上升到97.6时时, 表面上有表面上有3.91g水凝出水凝出. 已知已知100时水的摩尔蒸时水的摩尔蒸发焓为发焓为40.64kJmol1, 水的定压热容为水的定压热容为4.184 Jg11, 设量热计绝热良好设量热计绝热良好, 试求该金属的定压热容试求该金属的定压热容.过程可视为绝热恒压过程过程可视为绝热恒压过程, H1 + H2 + H3 = 0m1 = 3.91g, H2O(g) t1= 100m2 = 212g, 合金块合金块 t1 = 15
18、H2O(l) t2= 100H2O(l) t3= 97.6合金块合金块 t3 = 97.6H1H2H30)( );)(OH()OH(/)373.15k O,H(321132323212212mvap1 HHHHttCmHttCmHMmHHpp合金合金111131322311mvapgKJ506. 0gKJ)156 .97(212)1006 .97(184. 491. 3015.1891. 3104064)()()()373.15K ,()( ttCmttCmMmHCppp合金合金水水水水水水合金合金00-7-1020理想气体恒温例例 物质的量为物质的量为 n 的理想气体由始态的理想气体由始态
19、p1, V1 , T 恒温变化压力恒温变化压力, 体积体积, 到达末态到达末态 p2, V2 , T, 求过程的焓变求过程的焓变 H.理想气体 n, p1, V1, T理想气体 n, p2, V2, T HH = U + (pV) = U + (nRT)理想气体恒温的单纯理想气体恒温的单纯 pVT 变化中变化中, U = 0, 所以所以H = U + nR (T) = 0 计算表明计算表明, 理想气体作单纯理想气体作单纯 pVT 变化时其焓不随系统的压力变化时其焓不随系统的压力和体积等变化和体积等变化, 或者说这种情况下系统的焓只是温度的函数或者说这种情况下系统的焓只是温度的函数.00-7-1
20、021理想气体恒容升温+恒压压缩，始末温度相同例例 1mol理想气体由理想气体由202.65kPa, 10dm3 恒容升温恒容升温, 使压力升高使压力升高到到2026.5kPa, 再恒压压缩至体积为再恒压压缩至体积为1dm3. 求整个过程的求整个过程的W, Q, U, 及及 H.p1 = 202.65kPaV1 = 10dm3 T1 p2 = 2026.5kPaV2 = 10dm3 T2 p3 = 2026.5kPaV3 = 1dm3 T3 = T1(1)恒容恒容(2)恒压恒压因因 p1V1 = p3V3, 所以所以T3 = T1; 又因是理想气体又因是理想气体, 故故 U = 0, H =
21、0.Q =W =W2 = p2(V3 V2) = 202.65 103Pa (110) 103m3 =18.239kJ00-7-1022理想气体恒外压恒温例例 3 mol单原子理想气体单原子理想气体, 从始态从始态T1 = 300 K, p1 = 100 kPa, 反抗恒外压反抗恒外压50 kPa作不可逆膨胀作不可逆膨胀, 至终态至终态T2 = 300 K, p2 = 50 kPa, 求这一过程的求这一过程的Q, W, U, H. U = 0, H = 0 W = pamb (V2V1) = pamb (nRT/ p2nRT/ p1) = 3.741 kJ Q = W = 3.741 kJ 0
22、0-7-1023理想气体恒压升温例例 2 mol H2 从从400 K, 100 kPa恒压加热到恒压加热到1000 K, 已知已知Cp,m(H2) = 29.2 Jmol1K1, 求求U, H, Q, W各为各为多少多少? Qp = = 2 mol29.2 Jmol 1K 1(1000400)K = 35.04 kJ U = H (pV) = HnR(T2T1) = 25.06 kJ W = UQ =9.98 kJTnCHp m,00-7-1024理想气体恒压升温，已知定容热容例例 3 mol某理想气体某理想气体, 在在101.3 kPa下恒压由下恒压由20加热到加热到80, 计算此过程的计
23、算此过程的Q, W, U, H. 已知该气体已知该气体 CV, m = (31.3813.4103 T / K)Jmol1K1. kJ92. 7d)314. 8104 .1338.31(3d)+(d3532933m,m,2121 TTTRCnTnCQHTTVTTpp U = QW = (7.921.50)kJ = 6.42 kJ.d21m,计计算算或或用用 TTVTnCUW = pamb(V2V1)= nR(T2T1) = 38.314(8020)J = 1497 J = 1.50 kJ00-7-1025理想气体恒容，已知定压热容例例 3 mol某理想气体由某理想气体由409 K, 0.15
24、MPa经恒容变化到经恒容变化到 p2 = 0.10 MPa, 求过程的求过程的Q, W, U及及H. 该气体该气体Cp, m = 29.4 Jmol1K1. T2 = p2T1 / p1 = (0.10409 / 0.15)K = 273 K QV = U = n CV, m T = 3 mol(29.48.31)Jmol1K1(409273)K = 8.635 kJ W = 0 H = U + (pV) = UnR T = 8635 J3 mol8.314 Jmol 1K 1(409273)K = 12.040 kJ 00-7-1026理想气体绝热压缩例例 某压缩机气缸吸入某压缩机气缸吸入1
25、01.325kPa, 25的空气的空气, 经压缩后压力提经压缩后压力提高至高至192.5kPa, 相应使温度上升到相应使温度上升到79. 已知该温度范围内空气的已知该温度范围内空气的CV,m近似为近似为25.29Jmol1 K1, 试求试求1mol空气压缩过程的空气压缩过程的W, Q 及系统的及系统的U. W = U = 1366JU = U1 = nCV,m(T2T1) = 1 25.29(352.15298.15)J = 1366JT1 = 298.15Kp1 =101.3kPaV1T3 = T2 = 352.15Kp3 p1V3 = V1T2 = 352.15Kp2 = 192.5 kP
26、aV2 V3 压缩速度快压缩速度快Q = 0 W = UdT = 0 U2 = 0dV = 0 U1 因是非恒容过程因是非恒容过程, Q不是恒容热不是恒容热, 故故Q U, 也不能用也不能用CV,m直接求非恒容过程的热直接求非恒容过程的热. (空气视为理想气体空气视为理想气体)00-7-1027理想气体恒温+恒容升温例例 1mol理想气体由理想气体由27, 101.325kPa受某恒定外压恒温压缩到平受某恒定外压恒温压缩到平衡衡, 再恒容升温至再恒容升温至97, 则压力升至则压力升至1013.25kPa. 求整个过程的求整个过程的W, Q, U, 及及H. 已知该气体的已知该气体的CV,m恒定
27、为恒定为20.92Jmol1 K1.t1 = 27p1 =101.325kPaV1t2 = t1 p2 = pambV2t3 = 97p3 = 1013.25kPaV3 = V2 (1)恒温恒外压恒温恒外压(2)恒容恒容W = W1 = pamb(V2V1) = p2(V2V1) = (p2V2 p3 T2 V1 /T3) = nRT2 (1p3 T2 /p1T3 ) =1 8.314 300.1511013.23 300.15/(101.325 370.15 )J = 17.74kJpamb = p2 = p3 T2 /T3U = nCV,m(T2T1) = 1 20.92(9727)J =
28、 1.464kJH = nCp,m(T2T1) = 1 (20.92 + 8.314)(9727)J = 2.046kJQ = UW = (1.4617.74)kJ =16.276 kJ00-7-1028理想气体3种条件下的升温(1) dV = 0, W = 0 QV = U = nCV, m (T2T1) = (1020283)J = 56.6 kJ H = nCp, m(T2T1) = 10(208.314)283J =80.129 kJ(2) Q = 0, U2 = U1 = 56.6 kJ, H2 = H1 = 80.129 kJ W = U2 = 56.6 kJ (3) dp = 0
29、, U3 = U1 = 56.6 kJ Qp = H3 = H1 = 80.129 kJkJ529.23)(=)(d121221 TTnRVVpVpWVV例例 某理想气体某理想气体, 其其CV, m = 20 Jmol1K1, 现有现有10 mol该该气体处于气体处于283 K, 采取下列不同途径升温至采取下列不同途径升温至566 K. 试计算各个试计算各个过程的过程的Q, W, U, H, 并比较之并比较之. (1) 体积保持不变体积保持不变; (2) 系统与环境无热交换系统与环境无热交换; (3) 压力保持不变压力保持不变. 00-7-1029简单相变的热力学能变例例 水在水在101.3
30、kPa, 100时时, vapHm= 40.59 kJmol1. 求求10 mol 水蒸气与水的热力学能之差水蒸气与水的热力学能之差. (设水蒸气为理想气体设水蒸气为理想气体, 液液态水的体积可忽略不计态水的体积可忽略不计.) U = H ( pV ) = Hp(VgVl ) HpVg = HnRT = 10mol 40.95kJmol 1 10mol 8.314Jmol 1K 1 373.15K = 400.95 kJ31.024 kJ = 369.9 kJ 00-7-1030固变液、液变气体积功比较例例 101.3 kPa下下, 冰在冰在0的体积质量的体积质量(密度密度)为为0.9168
31、106 gm3, 水在水在100时的体积质量为时的体积质量为0.9584 106 gm3, 试求将试求将1mol 0的冰变成的冰变成100的水的过程的功及变成的水的过程的功及变成100的水蒸气过的水蒸气过程的功程的功. 设水蒸气服从理想气体行为设水蒸气服从理想气体行为. H2O的摩尔质量为的摩尔质量为18.02 gmol1. 冰变成水冰变成水:W = pambVl Vs = 101.3 103(18.02 / 0.9584 18.02 / 0.9168) 106 J = 0.0864 J冰变成水蒸气冰变成水蒸气: W = pambVgVs = 101.3103 8.314373 /101.31
32、03 18.02 /(0.9168106) J = 3099 J 00-7-1031气体降温+相变例例 已知液体已知液体A的正常沸点为的正常沸点为350 K, 此时此时A的气化焓的气化焓 vapHm = 38 kJmol1. A蒸气视为理想气体蒸气视为理想气体, 其平均恒压摩其平均恒压摩尔热容为尔热容为30 JK1mol1. 试求试求2mol A从从400K, 50.663kPa的的气态变为气态变为350K, 101.325kPa的液态的的液态的U和和H. H1 = nCp, m(T2T1) = 2 mol 30 JK 1mol 1 (50)K =3.00 kJ H2 = n liqHm =2
33、 mol 38 kJmol 1 =76 kJ H = H1 + H2 = (763.0)kJ =79 kJ U = H (pV) H(pVg) = H + nRT =79 kJ + 2 8.314 350 10 3 kJ =72.35 kJ A(蒸气蒸气) n = 2mol T1 = 400K p1 = 50663PaA(液体液体) n = 2mol T3 = 350K p3 = 101325PaA(蒸气蒸气) n = 2mol T2 = 350K p2 = 101325Pa H1 H200-7-1032 已知苯在已知苯在101.3 kPa下的熔点为下的熔点为5. 在在5时时, fusHm =
34、 9916 Jmol 1, , , 计算在计算在101.3 kPa, 5下的下的 fusHm. 11KmolJ6 .122) s ( pC11KmolJ8 .126) l ( pC1111K16.278K15.268,m,mfus2mfus1mfusmolkJ912. 9K10KmolJ)8 .1266 .122(molJ9916d)l ()(s)K15.278()K15.278()K15.268( TCCHHHHHmpp fusHm(278.15K) 苯苯(s) 278.15K 101.3kPa 苯苯(l) 278.15K 101.3kPa 苯苯(s) 268.15K 101.3kPa fu
35、sHm(268.15K) 苯苯(l) 268.15K 101.3kPa H1 H2熔化焓与温度的关系00-7-1033蒸发过程体积功的近似计算的比较(1) W = pamb(V2 V1) = 101.3103 (1.6771.043103 )18.02103 J = 3059 J(2) W pambV2 = 101.3103 1.67718.02103 J = 3061 JW = pamb(V2 V1) 101.3(30.63 18.02 1.043 10 3)J = 3101J 或或 W = pamb(V2 V1) pambV2 = nRT = 1 8.314 373.15 J = 3102
36、 J332dm63.30dm3 .10115.373314. 81)3( pnRTV例例 计算计算: (1)1 mol水在水在100, 101.3 kPa下气化时的体积功下气化时的体积功. 已知已知在在100, 101.3 kPa时水的比体积为时水的比体积为1.043103dm3g1, 水水蒸气的比体积为蒸气的比体积为1.677dm3g1, H2O的摩尔质量为的摩尔质量为18.02 gmol1; (2)忽略液体体积计算体积功忽略液体体积计算体积功; (3)把水蒸气看做理想气把水蒸气看做理想气体体, 计算体积功计算体积功.00-7-1034蒸发焓与压力的关系很小p(总总)=101kPa 恒压蒸发
37、恒压蒸发H2O(l)p1 = 101kPaH2O(g), 空气中空气中p(H2O) = 3.167kPa 0.3例例 已知已知25水的饱和蒸气压为水的饱和蒸气压为3.167kPa, 它的它的vapHm(298.15K) = 44.01kJmol1. 今有今有1mol 25水在相对水在相对湿度为湿度为30%的的101kPa大气中蒸发大气中蒸发, 试求所需的热试求所需的热, 并由此题的计算并由此题的计算过程体会到过程体会到: 只要蒸发过程中液相的焓随压力变化可以忽略只要蒸发过程中液相的焓随压力变化可以忽略, 气体气体可被视为理想气体可被视为理想气体, 则摩尔蒸发焓与压力无关则摩尔蒸发焓与压力无关.
38、n = 1mol, 恒温恒温298.15KH2O(l)p2 = 3.167kPa(1)水降压水降压H2O(g), 纯态纯态p3 = p2(2)可逆蒸发可逆蒸发(3)理想气体扩散理想气体扩散12vap32112vap23111mol4.01kJ4)298.15k O,H(mol4.01kJ4)298.15k O,H(0 ; 0)( HHHHHHHHpVUH计算表明计算表明, 在液体的蒸发过程中在液体的蒸发过程中, 若忽略外压对液体焓值的若忽略外压对液体焓值的影响影响, 且气体可视为理想气体且气体可视为理想气体, 则液态物质的摩尔蒸发焓与压力则液态物质的摩尔蒸发焓与压力的大小无关的大小无关.00-
39、7-1035设计涉及变温变压的的途径 例例 水在水在180温度下饱和蒸气压为温度下饱和蒸气压为1000.2kPa. 试求生产试求生产180饱和蒸气的锅炉中注入水温为饱和蒸气的锅炉中注入水温为20时时, 每生产每生产1kg 180的饱和蒸的饱和蒸气所需的热气所需的热. 水的平均热容可取水的平均热容可取 =75.37J mol1 K1, vapHm(373.15K) = 40.64kJ mol1.) l O,H(2,mpC向向180的蒸气锅炉中注水时必须加压的蒸气锅炉中注水时必须加压.m = 1kg, n = 1kg/(18.015 103kg mol1) = 55.51mol 恒压加热蒸发恒压加
40、热蒸发H2O(l)t1 = 20 p1 = 1000.2kPaH2O(g) t3 =180 p3 = 1000.2kPaH2O(l)t2 = 100 p2 = 101.325kPa(1) 降压加热降压加热H2O(g) t 2 =100 p 2 =101.325kPa(2)可逆蒸发可逆蒸发(3)加压加热加压加热00-7-1036TCnHHnHttCnHTTppd )g ()OH(kJ9 .2255)373.15k O,H()OH(334.7kJJ)20100(37.7551.55)(l ()OH(32m,232vap2212m,21 从附录查得从附录查得:263112,)/(10002. 2/1
41、049.1416.29molKJ/ )g O,H(KTKTCmp kJ54.154J)698.2792.4788 .2332(51.553/ )(2/ )()(31322122123 TTncTTnbTTnaH每生产1kg 180的饱和蒸气所需之热量为kJ102.7451kJ)54.1549 .22557 .334(3321 HHHHQ00-7-1037反应过程的体积功例例 计算计算25时时50 g 铁溶解在盐酸中所做的功铁溶解在盐酸中所做的功: (1)在密闭容器在密闭容器中中, (2)在敞开的烧杯中在敞开的烧杯中. 设外压力恒定设外压力恒定, 产生的产生的H2视作理想气体视作理想气体, 液体
42、体积可忽略液体体积可忽略. (已知已知Fe的摩尔质量为的摩尔质量为55.8 gmol1.)Fe(s) + 2HCl(aq) FeCl2(aq) + H2(g)(1) V = 0, W = pambV = 0 2220J=J298314. 88 .5550 (2) H2反抗恒外压作功: W = pamb(V2 V1)= pambV2 = pV2 = nRT00-7-1038恒温恒压反应例例 已知在已知在101.3 kPa下下, 18时时1 mol Zn溶于稀盐酸时放出溶于稀盐酸时放出151.5 kJ的热的热, 反应析出反应析出1 mol H2气气. 求反应过程的求反应过程的W, U, H. W
43、=p(V2V1) =n(g)RT =n(H2)RT = 18.314291.15J = 242 kJH = Qp =151.5 kJ U = QW =151.5 kJ2.421 kJ =153.9 kJ00-7-1039盖斯定律示rHm， rUm 例例 已知下列反应在已知下列反应在298K下的标准摩尔反应焓下的标准摩尔反应焓: (1) C2H6(g) +(7/2)O2(g) = 2CO2(g) + 3H2O(l), Hl =1426.8 kJmol1;(2) H2(g) + (1/2)O2(g) = H2O(g), H2 =241.84 kJmol1; (3) (1/2)H2(g) + (1/
44、2)Cl2(g) = HCl(g), H3 =92.3 kJmol1 ; (4) C2H6(g) + Cl2(g) = C2H5Cl(g) + HCl(g), H4 =112.0 kJmol1 ; 求反应求反应 C2H5Cl(g) + (13/4)O2 = (1/2)Cl2(g) + 2CO2(g) + (5/2)H2O(g)的的rHm(298 K), rUm(298 K). 由由 (1)式式(4)式式 + (3)式式(2)式式(1/2), 得得: C2H5Cl(g) + (13/4)O2 = (1/2)Cl2(g) + 2CO2(g) + (5/2)H2O(g) rHm(298 K) = H
45、l H4 + H3H2(1/2) = 1 286 kJmol1 rUm(298 K) = rHm (298 K)BB(g)RT = 1286 kJmol1 0.758.314103298 K = 1288 kJmol1 00-7-1040生成焓和燃烧焓的联合运用先求先求f Hm (环丙烷环丙烷, 298 K): 3C(石墨石墨) + 3H2(g) = C3H6(环丙烷环丙烷, g ) f Hm(环丙烷环丙烷, 298 K) =3cHm(石墨石墨, 298 K)3c Hm (H2, g, 298K) + cHm(环丙环丙烷烷, 298 K) = 5363 kJmol1 则则 r Hm(298 K
46、) =f Hm(环丙烷环丙烷, g, 298 K) + f Hm(丙烯丙烯, g, 298 K) =3323 kJmol1. 例例 已知某些物质的标准摩尔燃烧焓与标准摩尔生成焓的数据已知某些物质的标准摩尔燃烧焓与标准摩尔生成焓的数据: 物物 质质 cHm(298 K)/ kJmol1 f Hm(298 K)/ kJmol1 H2(g) 28584 0 C(石墨石墨) 39351 0C3H6 (环丙烷环丙烷, g) 209168 C3H6 (丙烯丙烯, g) 2040计算由环丙烷计算由环丙烷(g)异构化制丙烯异构化制丙烯(g)时在时在298 K的的rHm . 00-7-1041生成焓和燃烧焓的联
47、合运用例例 已知已知 25时乙炔时乙炔C2H2(g)的标准摩尔生成焓的标准摩尔生成焓fHm(C2H2, g) =2267 kJmol1, 标准摩尔燃烧焓标准摩尔燃烧焓cHm(C2H2 g) =12996 kJmol1, 及苯及苯C6H6(l)的标的标准摩尔燃烧焓准摩尔燃烧焓cHm(C6H6, l ) =32675kJmol1. 求求25时苯的标准摩尔生成焓时苯的标准摩尔生成焓 fHm(C6H6, l). fHm (C6H6 , l) = 3 fHm (C2H2, g) + 3 cHm (C2H2, g) cHm (C6H6, l) = 3 226 7 + 3 (1299 6)(3267 5)
48、kJmol 1 = 48 8 kJmol 1 6C(石墨石墨) + 3H2(g) + (15/2)O2(g)C6H6(l) + (15/2)O2(g)3C2H2(g) + (15/2)O2(g)6CO2(g) + 3H2O (g)00-7-1042生成焓和燃烧焓的联合运用 例例 已知已知25时反应时反应 CH3COOH(l) + C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l) + H2O(l)的标准摩尔反应焓为的标准摩尔反应焓为9.20kJmol1, C2H5OH(l)的标准燃烧焓为的标准燃烧焓为1366.8kJmol1, CH3COOH(l)则为则为874.54kJmol1. 试求试求CH3
49、COOC2H5(l)的标准摩尔生成的标准摩尔生成焓焓fHm(298.15K). (1) CH3COOH(l) + C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l) + H2O(l),()(Bm,cB1 m,rTHTH 111 m,rmcmcmcmolkJ14.2232molkJ)20. 98 .136654.874(),(),(),( HlHlHlH醇醇酸酸酯酯先求出先求出298.15K下下 CH3COOC2H5(l)的标准燃烧焓的标准燃烧焓cHm(酯酯, l). 00-7-1043(2) CH3COOC2H5(l) + 5O2 (g) 4CO2(g) + 4H2O(l),(),()(Bm,fB
50、mc2 m,rTHTlHTH 酯酯再求再求298.15K下下 CH3COOC2H5(l)的标准生成焓的标准生成焓fHm(酯酯, l). 12mf12mfmolkJ83.285) lO,H( molkJ51.393)g,CO( K15.298 HH时时由由附附录录查查得得112 m,r2mf2mfmfmolkJ22.485molkJ)14.2232483.285451.393()O,H(4)g,CO(4),( HlHHlH酯酯00-7-1044燃烧反应例例 18时反应时反应 CO(g) + (1/2)O2 CO2(g) 的的rHm = -282043 J mol1. 今将今将CO与与N2的摩尔分
