物理化學(xué)（第四版）課件：等容熱等壓熱焓

1§1-5等容過程熱QV、等壓過程熱Qp,焓H一、等容過程熱QVQV＝

U

或δQV＝dU

上式表明：在等容且W′＝0的過程中，封閉系統(tǒng)從環(huán)境吸的熱等于系統(tǒng)熱力學(xué)能的增加?；蛟诘热萸襑′＝0的過程中，封閉系統(tǒng)從環(huán)境吸的微量熱等于系統(tǒng)熱力學(xué)能的微量增加。等容且W'＝0的過程，W＝0或δW＝02二、等壓過程熱Qp及焓H若W′＝0，依據(jù)熱力學(xué)第一定律得，

U=Qp-pex

V即

U2-U1=Qp-

pex(V2-V1)

因 p1=p2=pex

所以U2-U1=Qp-

(p2V2-p1V1) 或Qp=(U2+p2V2)-(U1+p1V1)=

(U+pV)定義焓H3則Qp=

H

或δQp=dH(封閉，定壓，W′=0) 表明：在等壓及W′＝0的過程中，封閉系統(tǒng)從環(huán)境所吸收的熱在數(shù)值上等于系統(tǒng)焓的增加。4焓H代表U和pV之和的符號(hào)，是狀態(tài)函數(shù)，單位是J。H

是一廣度性質(zhì)。其變化值

H由始終態(tài)決定，與途徑無關(guān)。

H=U+(pV)=U+(p2V2-

p1V1)dH=dU+pdV+Vdp焓變

H可按下式計(jì)算：H就是

U+pV

某些特殊過程的焓變有物理意義。5QV＝

U

或δQV＝dU

Qp=

H或δQp=dH焓

U=Q+W(封閉系統(tǒng))

H、

U、Q、W四個(gè)量的關(guān)系6思考：H2(g)和O2(g)在絕熱鋼瓶中發(fā)生反應(yīng)生成H2O(g)，溫度升高。問W、Q、

U

、

H何者為零？解：絕熱，Q=0鋼瓶，體積不變，W=0

U=0，

H=

U+(pV)=U+V

p71mol理想氣體從273K、101325Pa等壓升溫，使體積增大到44.828dm3，吸熱7000J，計(jì)算ΔH、ΔU和W。解：因?yàn)槭堑葔哼^程，ΔH=Qp=7000

JW=-p(V2-V1)=-nR(T2-T1)ΔU=Qp+W封閉系統(tǒng)、理想氣體等壓變溫過程典型例題一或ΔU=ΔH

-

p(V2-V1）=ΔH-nR(T2-T1)8解：V1=nRT1/p=1mol×8.3145J·K-1·mol-1

×273K/101325Pa=22.414dm3V2=2V1，T2=2T1故W=-p(V2-V1)=-p(nRT2/T2-nRT1/p1)=-nR(T2-T1)=-1

mol×8.3145

J·K-1·mol-1×273

K=-2270

J9ΔU=ΔH-pΔV=ΔH-nR(T2-T1)=(7000-2270)J=4730

J或ΔU=Qp+W=7000

J

-2270

J=4730

JΔH=Qp=7000J101mol水在373K、101325Pa變?yōu)橥瑴赝瑝旱乃魵?，吸?0600J，計(jì)算ΔH、ΔU和W。故W=-nRT=-1mol×8.3145J·K-1·mol-1×373K=-3101J與水蒸氣相比，忽略水的體積，故(V2-V1)≈Vg,水蒸氣視為理想氣體，Vg=nRT/p，解：因?yàn)槭堑葔哼^程，W=-p(V2-V1)ΔH=Qp=40600J

典型例題二11ΔU=ΔH-pΔV=ΔH-nRT=(40600-3100)J=37.5kJW=－nRTΔU=ΔH－nRT適用于等溫等壓氣化或升華，蒸氣為理想氣體的過程。12典型例題三1molCaCO3(s)在1173K、101325Pa時(shí)完全分解為CaO(s)和CO2(g)，吸熱Qp，求W和ΔU。解：因?yàn)槭堑葔哼^程，W=-p(V2-V1)=-pΔV=-p(V產(chǎn)物,g-V反應(yīng)物,g)=

-Δn(g)RT本題Δn(g)=1

mol故W=-1

mol×8.3145

J·K-1·mol-1×1173