工程熱力學(xué)第14講-第8章-1熱化學(xué)

工程熱力學(xué)第十四講山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院過(guò)程裝備與控制工程研究所

過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)本講內(nèi)容§8-1熱化學(xué)1化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的熱力學(xué)第一定律2化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)3理論燃燒火焰溫度補(bǔ)充：燃燒計(jì)算學(xué)習(xí)要求1掌握反應(yīng)熱效應(yīng)的基本概念。2掌握蓋斯定律和基爾霍夫定律，會(huì)計(jì)算反應(yīng)熱。3了解絕熱燃燒時(shí)理論燃燒溫度的計(jì)算。1.熱化學(xué)熱化學(xué)熱化學(xué)是一門(mén)比較古老的學(xué)科，主要任務(wù)是測(cè)定物質(zhì)的熱力學(xué)量。但是20世紀(jì)以來(lái)熱化學(xué)有很大發(fā)展,熱化學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域從測(cè)定物資的熱數(shù)據(jù)擴(kuò)張到化學(xué)動(dòng)力學(xué)、生命科學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等領(lǐng)域.確切地說(shuō)：即“把熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于討論和計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中熱量變化問(wèn)題的科學(xué)?！焙?jiǎn)單地說(shuō)：即“研究化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的科學(xué)?！鄙钌a(chǎn)中的熱化學(xué)問(wèn)題化學(xué)反應(yīng)中的能量變化在化學(xué)反應(yīng)中伴隨有能量的變化，這種能量的變化常以熱能的形式表現(xiàn)出來(lái)?；瘜W(xué)反應(yīng)吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)中和反應(yīng)燃燒反應(yīng)金屬與酸的反應(yīng)氧化鈣與水反應(yīng)大多數(shù)化合反應(yīng)鋁熱反應(yīng)碳與二氧化碳的反應(yīng)鹽類的水解銨鹽與堿的反應(yīng)大多數(shù)分解反應(yīng)水解反應(yīng)反應(yīng)的能量示意圖HHClCl

提供能量436kJ/mol

提供能量243kJ/molClHClH

釋放能量431kJ/mol

釋放能量431kJ/mol

鍵斷裂鍵斷裂ClCl+HH+++鍵形成鍵形成能量變化的原因如果反應(yīng)物所具有的總能量大于生成物所具有的總能量，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物時(shí)放出熱量，這是放熱反應(yīng)。反之是吸熱反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)過(guò)程的熱力學(xué)第一定律內(nèi)能=物理內(nèi)能+化學(xué)內(nèi)能功=容積功+非容積功反應(yīng)熱Q：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，系統(tǒng)與外界交換的熱量?；瘜W(xué)反應(yīng)過(guò)程的熱力學(xué)第一定律2化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)：

不做非容積功時(shí)，化學(xué)反應(yīng)的等溫反應(yīng)過(guò)程熱?；瘜W(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)與反應(yīng)熱不同?；瘜W(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)專指不做非容積功的等溫反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)熱?；瘜W(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)用Q表示:+Q表示反應(yīng)吸熱

-Q表示反應(yīng)放熱恒容反應(yīng)熱效應(yīng)和恒壓反應(yīng)熱效應(yīng)恒容反應(yīng)熱Qv

：將熱力學(xué)第一定律用于恒容反應(yīng)，恒容反應(yīng)熱在數(shù)值上等于體系內(nèi)能的改變量。即Qv=UP-UR。恒壓反應(yīng)熱Qp

：將熱力學(xué)第一定律用于恒壓反應(yīng)，恒壓反應(yīng)熱在數(shù)值上等于體系的焓變。即Qp=HP-HR。恒容反應(yīng)熱與恒壓反應(yīng)熱的關(guān)系：恒容反應(yīng)熱效應(yīng)和恒壓反應(yīng)熱效應(yīng)對(duì)凝聚態(tài)反應(yīng)體系：△V≈0，計(jì)算時(shí)可以不計(jì)算固態(tài)和液態(tài)物質(zhì)的摩爾數(shù)。則：恒壓熱效應(yīng)≈恒容熱效應(yīng)。凝聚態(tài)物質(zhì)與同摩爾數(shù)的氣態(tài)物質(zhì)相比，其體積可以忽略不計(jì)，計(jì)算時(shí)可以不計(jì)算固態(tài)和液態(tài)物質(zhì)的摩爾數(shù)。純氣相反應(yīng)或有氣體參與的多相反應(yīng)，其中的氣體可視為理想氣體，化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的意義化學(xué)反應(yīng)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，伴有狀態(tài)函數(shù)變化△U、△H，也有過(guò)程函數(shù)W、Q等。Q

和W

不是狀態(tài)函數(shù)，但若把熱力學(xué)第一定律用于恒容或恒壓過(guò)程就可將Q用狀態(tài)函數(shù)表示?；瘜W(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的意義在于將過(guò)程函數(shù)與體系容量性質(zhì)（狀態(tài)函數(shù)變化量）聯(lián)系在一起。影響反應(yīng)熱效應(yīng)的因素1）反應(yīng)的本性；2）反應(yīng)物的存在形態(tài)；3）反應(yīng)的溫度；4）反應(yīng)方程式的寫(xiě)法。熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式：表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式。熱化學(xué)方程式是表示化學(xué)反應(yīng)始末態(tài)之間關(guān)系的方程,它不考慮反應(yīng)實(shí)際上能否進(jìn)行到底,只表示反應(yīng)前后物質(zhì)的量的反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系。熱化學(xué)反應(yīng)方程式須注明參加反應(yīng)物質(zhì)的狀態(tài),溫度,壓力和反應(yīng)進(jìn)行的各種條件等。例:石墨與氧反應(yīng)生成二氧化碳的熱化學(xué)方程式為:C+O2CO2rHm(298K)=－393.5kJ.mol-1(石墨,1p0)(g,1p0)(g,1p0)(298K,1p0)寫(xiě)熱化學(xué)方程式的注意事項(xiàng)1）用符號(hào)表示恒壓或恒容反應(yīng)熱，注意符號(hào)；2）標(biāo)明反應(yīng)的溫度及壓力；3）必須在化學(xué)式的右側(cè)注明物質(zhì)的物態(tài)（包括s，l，g，晶型等）或濃度；4）化學(xué)式前的系數(shù)是化學(xué)計(jì)量數(shù)，可是整數(shù)或簡(jiǎn)單分?jǐn)?shù);5）反應(yīng)熱的單位：kJ/mol或kJ/kmol;6）正反應(yīng)與逆反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等但符號(hào)相反。反應(yīng)熱效應(yīng)的測(cè)量反應(yīng)熱效應(yīng)的測(cè)量彈式熱量計(jì)反應(yīng)熱量計(jì)熱導(dǎo)式熱量計(jì)彈式熱量計(jì)測(cè)量反應(yīng)熱 1-外殼

2-量熱容器

3-攪拌器

4-攪拌馬達(dá)

5-氧彈

6-樣品

7-貝克曼溫度計(jì)

8-燃燒絲引線彈式熱量計(jì)原理圖控溫裝置測(cè)溫裝置加熱器攪拌器攪拌器感溫元件感溫元件+-樣品氧氣白金絲+-控溫裝置測(cè)溫裝置加熱器攪拌器攪拌器感溫元件感溫元件樣品氧氣白金絲反應(yīng)熱量計(jì)測(cè)溫裝置電能標(biāo)定裝置攪拌器加樣器圖示推桿樣品熱導(dǎo)式熱量計(jì)block熱電堆樣品池基線tE記錄曲線反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱效應(yīng)可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)生成焓或標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓計(jì)算而得。壓力對(duì)反應(yīng)熱效應(yīng)的影響較小，可以忽略不計(jì)！溫度對(duì)反應(yīng)熱效應(yīng)的影響可通過(guò)基爾霍夫定律進(jìn)行計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)生成焓定義：某物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓（或稱標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱）是：“在標(biāo)準(zhǔn)壓力和指定溫度下，由最穩(wěn)定單質(zhì)合成1mol某物質(zhì)的恒壓反應(yīng)熱即為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱?！焙?jiǎn)稱生成焓。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：1atm，25℃最穩(wěn)定單質(zhì)：“指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，某單質(zhì)最穩(wěn)定的同素異形體?！弊⒁猓河捎诓煌镔|(zhì)生成熱不同，同種物質(zhì)物態(tài)不同其生成熱也不同，所以要在生成熱符號(hào)的右下腳標(biāo)明物質(zhì)的化學(xué)式和物態(tài)。生成焓特別提醒：(1)單質(zhì)：非單質(zhì)間的反應(yīng)不能構(gòu)成“生成反應(yīng)”。

CO(g)+0.5O2(g)====CO2(g)(2)穩(wěn)定：在給定的條件下，最穩(wěn)定的單質(zhì)形態(tài)。規(guī)定穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱=0(3)1mol化合物：化合物的計(jì)量系數(shù)必須為1。

2Al(s)+1.5O2(g)====Al2O3(s)熱力學(xué)中規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下最穩(wěn)定單質(zhì)的生成焓為零。標(biāo)準(zhǔn)生成焓數(shù)據(jù)：參看p245附表16生成焓的應(yīng)用第一，解釋物質(zhì)的穩(wěn)定性。一般而言，某物質(zhì)的生成熱越大則該物質(zhì)越穩(wěn)定；相反，某物質(zhì)的生成熱越小則該物質(zhì)越不穩(wěn)定。第二，利用生成熱直接按熱反應(yīng)方程式計(jì)算反應(yīng)熱。標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓定義：某物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓是：“在標(biāo)準(zhǔn)壓力和指定溫度下，1mol可燃物質(zhì)完全燃燒時(shí)的熱效應(yīng)。”簡(jiǎn)稱燃燒焓。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：1atm，25℃完全燃燒：指產(chǎn)物達(dá)到最高氧化態(tài)。如：CCO2，HH2O等等。規(guī)定完全燃燒產(chǎn)物和不可燃物的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱=0?？扇嘉铮阂智迨侨紵镞€是助燃物。1mol可燃物：燃燒物的計(jì)量系數(shù)必須為1。

CO(g)+0.5O2(g)====CO2(g)

標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓燃燒焓一般適用于有機(jī)化合物,規(guī)定燃燒后的產(chǎn)物是: C→CO2(氣態(tài)) H→H2O(液態(tài)) S→SO2(氣態(tài))N→N2(氣態(tài)) Cl→HCl(aq) Br→HBr(aq)若燃燒后的產(chǎn)物不是上述產(chǎn)物,在計(jì)算物質(zhì)的燃燒焓時(shí),需對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行校正。如有機(jī)化合物燃燒后,C不一定完全燃燒,可有未燃燒的碳黑,N也可能生成NO2等,在進(jìn)行物質(zhì)的燃燒焓測(cè)定時(shí),對(duì)這些誤差必須進(jìn)行校正。注意,相對(duì)有機(jī)化合物而言,燃燒產(chǎn)物的能級(jí)一般比較低。燃燒焓的應(yīng)用利用燃燒焓可計(jì)算反應(yīng)熱效應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓數(shù)據(jù)：參看p245附表17氣態(tài)物質(zhì)的焓值與液態(tài)物質(zhì)的焓值相差一個(gè)汽化潛熱。熱化學(xué)數(shù)據(jù)的建立及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)生成焓：離子標(biāo)準(zhǔn)生成熱：在指定條件下，由穩(wěn)定單質(zhì)元素生成1mol離子時(shí)的熱效應(yīng)。溶解熱：在指定條件（p,T）下，1mol溶質(zhì)溶于一定量溶劑，形成指定濃度溶液時(shí)的熱效應(yīng)。稀釋熱：在指定條件（p,T）下，將一定量的溶劑加到含1mol溶質(zhì)的溶液之中，形成指定濃度溶液時(shí)的熱效應(yīng)。…離子生成焓（熱）溶液中的化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的求算需用到離子生成焓數(shù)據(jù)。定義：離子生成焓（熱）是指“從標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol溶于足夠大量水（即無(wú)限稀溶液）中的離子時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)?！币饬x：有了離子生成熱，就可據(jù)反應(yīng)式算出（1）有水合離子參加的反應(yīng)的反應(yīng)熱。（2）求出查不到數(shù)據(jù)的離子的生成熱。注意：一般表中列出的離子生成熱均為相對(duì)值，是人為的選定氫水合離子為基礎(chǔ)，并規(guī)定其生成熱為零通過(guò)有關(guān)反應(yīng)而求出的。溶解熱溶解熱定義：即是將定量溶質(zhì)溶于定量溶劑時(shí)的熱效應(yīng)。溶解熱與T、P、溶劑種類、溶液濃度等有關(guān)。注意：溶解熱的單位為KJ/mol，意思是每摩爾溶質(zhì)溶解成無(wú)限稀釋溶液所吸收或放出的熱量。熱力學(xué)數(shù)據(jù)表中列出的溶解熱數(shù)值一般為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的水溶液，若沒(méi)標(biāo)濃度，均為無(wú)限稀釋溶液。（無(wú)限稀釋溶液：當(dāng)溶液稀到再加入溶劑也不會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)）鍵焓由化學(xué)鍵的鍵焓可以估算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)實(shí)質(zhì)上是分子中的原子或原子團(tuán)進(jìn)行重新組合，一些化學(xué)鍵斷裂，一些化學(xué)鍵生成。反應(yīng)的焓變就是這些鍵能的代數(shù)和，所以由化學(xué)鍵能可以估算化學(xué)反應(yīng)的焓變。因?yàn)榛瘜W(xué)鍵鍵焓影響因素很多，故由鍵焓求出的反應(yīng)焓變精度不高，一般在無(wú)其它數(shù)據(jù)時(shí)，可用鍵焓對(duì)反應(yīng)熱進(jìn)行估算。常見(jiàn)的化學(xué)鍵的鍵焓 H－H 435.9kJ/mol C－C 342 kJ/mol C＝C 613 kJ/mol C≡C 845 kJ/mol N－N 85 kJ/molO－O 139 kJ/mol O－H 463 kJ/mol N－H 354 kJ/mol3蓋斯定律1840年,蓋斯從大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中總結(jié)出著名的蓋斯定律。蓋斯定律：化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)只與反應(yīng)的始態(tài)和末態(tài)有關(guān),與反應(yīng)的具體途徑無(wú)關(guān)。也稱熱效應(yīng)總值一定定律。蓋斯定律的使用不是無(wú)條件的，只有滿足一定條件才能使用。其條件為：需規(guī)定反應(yīng)進(jìn)行的環(huán)境條件。上式將本來(lái)是過(guò)程量的熱效應(yīng)與體系的狀態(tài)函數(shù)內(nèi)能和焓聯(lián)系起來(lái)，而后者是與途徑無(wú)關(guān)的，故在規(guī)定了反應(yīng)的進(jìn)行條件(等容或等壓)時(shí)，反應(yīng)的過(guò)程量Q也可能具有某種狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì).注意:應(yīng)用蓋斯定律時(shí),反應(yīng)不能有有用功,如電功等。蓋斯定律蓋斯定律的意義其重要性在于，它把不同的反應(yīng)過(guò)程通過(guò)熱效應(yīng)關(guān)聯(lián)起來(lái)，從而可由某些已知或易知反應(yīng)的熱效應(yīng)計(jì)算某些未知或難知反應(yīng)的熱效應(yīng)。根據(jù)蓋斯定律，化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成，反應(yīng)的熱效應(yīng)總是相同的?？蓪峄瘜W(xué)方程式像一般代數(shù)方程式一樣進(jìn)行運(yùn)算，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)熱也進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，即可求出反應(yīng)的熱效應(yīng)。蓋斯定律是能量守恒定律的必然推論，也是熱力學(xué)第一定律在化學(xué)反應(yīng)中的具體應(yīng)用?？梢哉f(shuō)：蓋斯定律奠定了整個(gè)熱化學(xué)的基礎(chǔ)。蓋斯定律的應(yīng)用1）可將同一反應(yīng)設(shè)計(jì)成不同的途徑，求出不易直接準(zhǔn)確測(cè)定或根本無(wú)法直接測(cè)定的反應(yīng)熱。注意：第一，若某個(gè)反應(yīng)在一定條件下能一步完成，設(shè)計(jì)成分步完成時(shí)始態(tài)和終態(tài)也應(yīng)在相同條件下，不能改變條件。第二，因每個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都有一定的誤差，所以應(yīng)盡量選擇最短的途徑，避免誤差。2）利用一些已知反應(yīng)熱數(shù)據(jù)的反應(yīng)，間接計(jì)算出另一些反應(yīng)的反應(yīng)熱。注意：第一，在這類計(jì)算中，消去相同物質(zhì)時(shí)，不僅物質(zhì)種類要相同，而且物質(zhì)的狀態(tài)（如：物態(tài)、T、P等等）也要相同，否則不能消。第二，利用某個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)時(shí)，反應(yīng)式乘或除以某數(shù)，相應(yīng)的反應(yīng)熱也要乘或除以某數(shù)。蓋斯定律的應(yīng)用C(石墨)+0.5O2(g)===CO(g)△Hm=?A(始態(tài))B(末態(tài))恒壓,一步完成QpC(中間態(tài))Q’p,1Q”p,1D(中間態(tài))E(中間態(tài))二步完成Q’p,2Q”p,2Q”’p,2三步完成(中間態(tài))1(中間態(tài))i(中間態(tài))nn步完成Q’p,nQ(n+1)p,n蓋斯定律的應(yīng)用C(石墨)+O2(g)===CO2(g)△Hm(1)可測(cè)-)CO(g)+0.5O2(g)===CO2(g)△Hm(2)可測(cè)=)C(石墨)+0.5O2(g)===CO(g)△Hm=△Hm(1)－△Hm(2)

在

298.15K和標(biāo)準(zhǔn)條件下Hm(1)=-393.5kJ/mol

Hm(2)=-283.0kJ/mol△Hm=△Hm(1)－△Hm(2)=[(-393.3)-(-283.0)] =-110.5kJ/mol始態(tài)C(石墨)+O2(g)終態(tài)CO2(g)CO(g)+O2(g)Hm,1HmHm,24基爾霍夫定律反應(yīng)熱效應(yīng)與溫度的關(guān)系基爾霍夫KIRCHOFF,GUSTERROBERT(1824-1887)德國(guó)物理化學(xué)家。1824年3月12日生于柯尼斯堡；1847年畢業(yè)于柯尼斯堡大學(xué)；1848年起在柏林大學(xué)任教；1850～1854年在布累斯勞大學(xué)任臨時(shí)教授；1854～1875年任海德堡大學(xué)教授；1874年起為柏林科學(xué)院院士；1875年重回柏林大學(xué)任理論物理學(xué)教授直到1887年10月17日在柏林逝世。1858年發(fā)表了著名的基爾霍夫定律。該定律描述了反應(yīng)的等壓熱效應(yīng)和溫度之間的關(guān)系。根據(jù)基爾霍夫公式，可以從一個(gè)溫度時(shí)的反應(yīng)熱求得另一個(gè)溫度時(shí)的反應(yīng)熱?；鶢柣舴颍↘irchhoff）定律由熱化學(xué)數(shù)據(jù)可以計(jì)算某溫度下的化學(xué)反應(yīng)焓變,手冊(cè)中所收錄的熱化學(xué)數(shù)據(jù)，一般是298.15K下的數(shù)據(jù)，但化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)溫度往往不在298.15K，其它反應(yīng)溫度條件下進(jìn)行的反應(yīng)焓變，可借助于基爾霍夫定律求算。aA+bB(T2)aA+bB(T1)cC+dD(T2)cC+dD(T1)H4H3

H2,T2H1,T1基爾霍夫（Kirchhoff）定律已知：

始態(tài)(T)

末態(tài)(T)298.15K298.15K▲

定積分式基爾霍夫（Kirchhoff）定律基爾霍夫（Kirchhoff）定律令：則：若△Cp=0，則若△Cp≠0，即將△Cp(T)代入上式積分即可若溫度變化不大，可取△Cp=const則：基爾霍夫（Kirchhoff）定律一般式：忽略壓強(qiáng)影響：▲

微分式對(duì)上式微分得：由上式知：化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)隨溫度而變是由于產(chǎn)物熱容和與作用物熱容和不相等(△Cp≠0)所致。①若△Cp=0,則△rHm是與溫度無(wú)關(guān)的常數(shù)②若△Cp>0,對(duì)吸熱反應(yīng)(△rHm>0),T↑,吸熱量↑對(duì)放熱反應(yīng)(△rHm<0),T↑,放熱量↓③若△Cp<0,則情況與②相反基爾霍夫（Kirchhoff）定律▲

不定積分式△H0是積分常數(shù)若則▲

積分溫度范圍內(nèi)有相變作用物發(fā)生相變?nèi)　?”，產(chǎn)物發(fā)生相變?nèi)　?”5理論燃燒火焰溫度絕熱燃燒和理論燃燒溫度如果燃燒反應(yīng)所放出的熱量未傳到外界，而全部用來(lái)加熱燃燒產(chǎn)物，使其溫度升高，則這種燃燒稱為絕熱燃燒。在不計(jì)離解作用的條件下，絕熱燃燒所能達(dá)到的溫度最高，該溫度稱理論燃燒溫度。如果絕熱燃燒是在定壓條件下進(jìn)行的，則燃燒火焰溫度稱定壓理論燃燒溫度。計(jì)算：如果絕熱燃燒是在定容條件下進(jìn)行的，則燃燒火焰溫度稱定容理論燃燒溫度。計(jì)算：6補(bǔ)充：鍋爐燃燒計(jì)算學(xué)會(huì)燃燒所需空氣量、過(guò)量空氣系數(shù)、煙氣量計(jì)算燃燒所需理論空氣量※慨念：理想氣體→標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)→22.4Nm3/kg定義：1㎏燃料完全燃燒、無(wú)剩余氧 表示：Vo，Nm3/kg

推導(dǎo)：以碳的完全燃燒為例燃燒所需理論空氣量1kg收到基燃料含有碳，完全燃燒時(shí)需要的氧量為：同樣可得到：1kg燃料中含有氧量為：由此可得：燃燒所需理論空氣量所以，1kg應(yīng)用基燃料完全燃燒的理論空氣量為當(dāng)量碳量※以上所計(jì)算的空氣量都是干空氣量！！實(shí)際供給空氣量及過(guò)量空氣系數(shù)表示：“過(guò)量空氣系數(shù)”、“過(guò)量空氣量”固態(tài)排渣煤粉爐中，無(wú)煙煤和貧煤的爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)為1.25，而煙煤與褐煤則為1.20。思考：這是為什么？※氧公式與二氧化碳公式的比較如圖3-2所示，當(dāng)燃料成分改變時(shí)，二氧化碳的含量也隨著發(fā)生變化，同一含量對(duì)應(yīng)的過(guò)量空氣系數(shù)差別較大，不能正確指導(dǎo)鍋爐運(yùn)行，容易引起誤操作。而用煙氣中過(guò)剩氧量來(lái)監(jiān)視過(guò)量空氣系數(shù)大小，則燃料成分改變的影響就很小。實(shí)際供給空氣量及過(guò)量空氣系數(shù)（1）鍋爐通風(fēng)的任務(wù)——送入燃料燃燒需要的空氣，排出燃燒產(chǎn)生的煙氣。（2）鍋爐通風(fēng)的方式——主要采用“平衡通風(fēng)”，即同時(shí)使用送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)，爐膛保持微負(fù)壓

的方式；另外還有“負(fù)壓通風(fēng)”和“正壓通風(fēng)”的方式。（3）平衡通風(fēng)的特點(diǎn)——鍋爐不向外噴火焰和冒煙氣，但會(huì)有空氣從未密封處或密封不嚴(yán)密處漏入爐膛內(nèi)，從而使煙氣沿?zé)煔饬鞒痰倪^(guò)量空氣系數(shù)不斷增大。鍋爐的通風(fēng)方式和漏風(fēng)系數(shù)煙氣分析及計(jì)算成分：CO2、SO2、O2、CO、N2CO2＋SO2＋O2＋CO+N2=100%其中：CO2＝VCO2/VgyVSO2＝VSO2/Vgy……..分析設(shè)備：奧氏分析儀順序：RO2、O2、CO煙氣成分⑴當(dāng)=1并且完全燃燒時(shí)，煙氣由CO2、SO2、N2和H2O組成，其容積為⑵當(dāng)>1并且完全燃燒時(shí)，煙氣由CO2、SO2、O2

、N2和H2O組成，其容積為⑶當(dāng)≥1且不完全燃燒時(shí)，煙氣由CO2、SO2、CO、O2

、N2和H2O組成，其容積為根據(jù)燃燒化學(xué)反應(yīng)計(jì)算煙氣容積※計(jì)算思路：實(shí)際煙氣容積=理論煙氣容積+過(guò)量空氣容積（干）+過(guò)量空氣帶入的水蒸氣容積或：實(shí)際煙氣容積=干煙氣容積+水蒸氣容積（一）理論煙氣容積定義：=1并且燃料完全燃燒（1）VRO2

的計(jì)算根據(jù)燃燒化學(xué)反應(yīng)計(jì)算煙氣容積（2）理論氮容積的計(jì)算理論氮容積=理論空氣中的氮+燃料中的氮（3）理論水蒸氣容積的計(jì)算①燃料中的氫生成的水蒸氣②燃料中的水分生成的水蒸氣根據(jù)燃燒化學(xué)反應(yīng)計(jì)算煙氣容積理論空氣量帶入的水蒸氣容積為☆對(duì)于固體燃料，理論水蒸氣容積為上述三部分之和，即“空氣含濕量dk”是指1kg干空氣帶入的水蒸氣量，單位為g/kg干空氣。 每標(biāo)準(zhǔn)立方米干空氣帶入的水蒸氣容積為： ③理論空氣量帶入的水蒸氣根據(jù)燃燒化學(xué)反應(yīng)計(jì)算煙氣容積（二）實(shí)際煙氣容積或者煙氣的質(zhì)量7習(xí)題概念辨析1.下列各組物質(zhì)的燃燒熱相等的是：BA.碳和一氧化碳B.1mol碳和2mol碳

C.1mol乙炔和2mol碳D.淀粉和纖維素H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)；=-285.8kJ/molHH2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)；=-241.8kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；=-483.6kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；=-571.6kJ/molH2.已知熱化學(xué)方程式,則氫氣的燃燒熱為：C習(xí)題1已知（在298.15K和標(biāo)準(zhǔn)條件下）：

(1)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)

Hm,1=-483.64kJmol-1

(2)2Ni(s)+O2(g)=2NiO(s)

Hm,2=-479.4kJmol-1

試求反應(yīng)(3)NiO(s)+H2(g)=Ni(s)+H2O(g)的摩爾定壓反應(yīng)熱。解：根據(jù)蓋斯定律： 反應(yīng)(3)=[反應(yīng)(1)-反應(yīng)(2)]/2

Hm,3=(Hm,1-Hm,2)/2 =[-483.64–(-479.4)]/2 =-3.3kJmol-1習(xí)題2求下列化學(xué)反應(yīng)在298K下的熱效應(yīng),即反應(yīng)的H? 2C(石墨)+3H2(g,1p0)→C2H6(g,1p0)已知如下反應(yīng)在298K下的熱效應(yīng):(1) C(石墨)+O2(g,1p0)→C