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六、过程的热
对于只作体积功的定容过程,V=0,故W=-pV=0
则有U=Qv+W=Qv
即U=Qv
可见,对于只作体积功的定容过程,定容热等于系统内能的改变。
当U>0时,Qv>0,是吸热反应,
U<0时,Qv<0,是放热反应。
对于只作体积功的定压过程,p=0,
则有U=Qp+W=Qp-pV=Qp-(pV)
所以 Qp=U+(pV)
Qp=(U2-U1)+(p2V2-p1V1)
=(U2+p2V2)-(U1+p1V1)
则Qp=(U+pV)
U,p,V都是状态函数,所以U+pV也是一个状态函数。
令H=U+pV,即 Qp=rH
H称热焓,或焓,是一个新的状态函数。
Qp=H说明,对于只作体积功的定压过程,定压热等于体系的焓变。即体系的热效应Qp全部用来改变体系的焓。
H>0时,Qp>0,是吸热反应;
H<0时,Qp<0,是放热反应。
§2-2化学反应过程中的热效应
一、化学反应热效应的概念
当系统发生化学反应后,若使产物的温度回到反应物的起始温度,且系统不作非体积功,此时系统吸收或放出的热量称为化学反应的热效应,简称反应热。
说明:化学反应热要反映出与反应物和生成物的化学键相联系的能量变化,一定要定义反应物和生成物的温度相同,以消除因反应物和生成物温度不同而产生的热效应。
二、反应进度和反应的摩尔焓变
煤炭燃烧中的重要反应C+O2=CO2
该反应是个放热反应,放热多少显然和反应掉多少煤炭有关。
消耗掉1mol和2mol碳时,放热多少并不一样。但方程式给出的只是C,O2和CO2的比例关系,并不能说明某时刻这一反应实际进行多少。因而,不能知道放热多少。
要规定一个物理量,表明反应进行多少,以便计算反应热。
定义t时刻的反应进度为(/ksai/克赛)
设有化学反应
AA+BB————CC
其中为化学计量系数
t0n0An0Bn0C
tnAnBnC
对于同一化学反应,若反应方程式的化学计量系数不同,如
N2+3H2———2NH3(1)
N2+H2———NH3(2)
同样=1mol时,(1)表示生成了2mol的NH3;
(2)表示生成了1mol的NH3。
对于同一化学反应方程式,如(1)
N2+3H2———2NH3
某一时刻消耗掉10mol的N2,消耗掉
30mol的H2,同时生成20mol的NH3。则有
对某反应AA+BB———CC,若=1mol时的热效应为Qa,则=2mol时的热效应为2Qa。
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