当前课程知识点：工程热力学（下） > 第11章 化学热力学基础 > 11-2 热力学第一定律在反应系统中的应用 > Video 11-2_2
我们下面再来介绍化学反应热效应
开篇我们说了
我们关注的是燃烧过程的化学反应
也就是说 它的主要目的是获得热量
化学反应热效应
顾名思义就是燃烧所产生的热的效应
它肯定在这个过程中
它与外界交换的功必须是等于0的
而且要体现在热量的大小上
这个过程也一定是一个等温的过程
也就是说是一个
与外界没有交换功
而且等温的过程产生的热的效应
热量的大小
我们具体来看一下
一个是定压热效应
也就是定温 定压条件下
主要反应物或者是生成物
为1kmol时的反应热
然后定容热效应 类似的
它是定温定容条件下
主要反应物或者是生成物
为1kmol时的反应热
实际上它就是
两个特定条件下的反应热
比如说 甲烷与氧气发生化学反应
我们就要以1kmol的甲烷为基准
我们来看一下
定压热效应和定容热效应
它是一个什么量
我们刚刚说过
定压热效应和定容热效应
它是一个特定条件下的反应热
定压热效应是
定温定压条件下的反应热
我们把它的
热力学第一定律表达式写出来
就是Qp=Hp-HR
也就是所有产物的焓
减去所有反应物的焓
而定容热效应
它是定温定容条件下的反应热
热力学第一定律表达式就是
Qv=Up-UR
我们来看一下
定容热效应跟定压热效应
它的右侧有什么特点
一个是焓的变化量
一个是内能的变化量
焓和内能都是状态参数
所以定压热效应和定容热效应
也一定是状态参数或者说状态量
对于不同的压力和温度下
热效应应该是不同的
也就是说 对于同一个化学反应
由于化学反应的温度和压力不同
它的热效应一定是不同的
我们常用的是
标准状态下的热效应
对于化学热力学来说
这个标准状态常常是定在25℃
一个大气压
在标准状态下的热效应
叫做标准定压热效应
用Qp0
这个上标的0表示是标准状态
有的时候也直接就用焓差
它有个上标0写在这
对于常用的化学反应的
标准定压热效应是可以查手册的
我们回头再来看一下
我们刚刚介绍的
定压热效应和定容热效应
以及反应热之间的关系
反应热是化学反应系统
与外界交换的热量
它是一个过程量
而对于定压热效应
它是所有的产物的焓
减去反应物的焓
焓是状态参数
所以定压热效应是状态量
而定容热效应它是产物的内能
减去反应物的内能
它也是状态量或者说状态参数
既然是状态量和状态参数
它就有了状态参数的特点
所以就有了赫斯定律
我们来看一下赫斯定律
它是说当反应前后物质给定时
化学反应的热效应
与中间过程没有关系
只与反应的初态和终态相关
比如说我们画一个示意图 屏幕的右侧
由A物质变成B物质
它可以有不同的路径
可以是A变成C再变成D
然后再变成B 这是一个路径
也可以A变成E 然后再变成B
也就是说这两个不同的路径
赫斯定律说了
当反应前后的物质给定的时候
化学反应的热效应与中间过程没关
只与过程的初终态有关
也就是说 不同路径的热效应加起来
应该是相等的
也就是说
Qp1+Qp2+Qp3
应该等于Qp4+Qp5
这样一来就提供一个什么方便
对于某些测不出来的
或者说不容易测的 或者说测不准的
一些化学反应的热效应
那就可以用一些容易测量
测的准的化学反应的热效应
来进行计算了
也就是说 先测量那些容易测量的
测的准的化学反应的热效应
然后来计算那些没法测量的
比如说标准状态下
碳和氧气发生化学反应生成一氧化碳
这个反应是很难实现的
也就是说 碳燃烧生成一氧化碳的同时
它还会生成二氧化碳
碳燃烧生成一氧化碳
这实际上是一个不完全反应的
所以自身这个反应是非常难实现的
因为它伴随有二氧化碳的产生
我们来看
另外两个容易实现的化学反应
一氧化碳和氧气发生化学反应
生成二氧化碳 这个容易实现
然后碳跟氧气发生化学反应
生成二氧化碳 这个也容易实现
我们就来画一个示意图 右侧的
我们来看 由碳变成二氧化碳
我们来看两个路径
第一个是由碳先变成一氧化碳
然后再变成二氧化碳
也就是说经过两个反应
另外一个途径是
碳直接变成二氧化碳
碳变成二氧化碳
这两个不同的路径
当然第一个路径是经过了两个过程
第二个路径只是一个过程
这两个路径的热效率
应该是相等的
也就是Qp+Qp1应该等于Qp2
这是由赫斯定律 或者说由定压热效应
是状态量本身决定
我们现在想知道
第一个化学反应 它的定压热效应
也就是碳不完全燃烧的热效应
为了直观 我们用蓝色来表示
这两个已知的化学反应
或者说可测的化学反应
我们用绿色来表示
Qp就等于Qp2-Qp1
标准状态下
这两个化学反应的定压热效应
是可以查表的 我们查出来
然后代到公式里面去
Qp=Qp2-Qp1 我们就可以算出来
它是一个负的值
这是一个放热反应
这个就是利用赫斯定律
来计算没法测量的化学反应的热效应
当然它要利用已知的
可以测量的化学反应热效应来进行计算
-6-0 导引
-6-0 作业
-6-1 纯物质的热力学面及相图
-6-1 作业
-6-2 汽化与饱和
-6-2 作业
-6-3 水蒸气的定压发生过程
-6-3 作业
-6-4 水及水蒸气状态参数的确定及其热力性质图表
-6-4 作业
-6-5 水蒸气的热力过程
-6-5 作业
-第6章 章节小测验
-7-1 概述
-7-2 朗肯循环
-7-2 作业
-7-3 实际蒸汽动力循环分析
-7-3 作业
-7-4 蒸汽再热循环
-7-4 作业
-7-5 蒸汽回热循环
-7-5 作业
-7-6 热电联产循环
-7-6 作业
-7-7 燃气-蒸汽联合循环
-7-7 作业
-7-8* 高效及绿色发电技术
-第7章 章节小测验
-8-0 导引
-8-0 作业
-8-1 空气压缩制冷循环
-8-1 作业
-8-2 蒸气压缩制冷循环
-8-2 作业
-8-3 热泵
-8-3 作业
-8-4* 热泵与节能环保
-8-5 吸收式制冷循环
-8-5 作业
-8-6 其他形式制冷循环
-8-6 作业
-8-7* 制冷剂与环保
-第8章 章节小测验
-9-0 导引
-9-0 作业
-9-1 混合气体的成分
-9-1 作业
-9-2 分压定律与分容积定律
-9-2 作业
-9-3 混合气体参数的计算
-9-3 作业
-9-4 理想气体的混合熵增
-9-4 作业
-9-5 湿空气及其状态参数
-9-5 作业
-9-6 湿空气的焓及熵
-9-6 作业
-9-7 比湿度的确定及湿球温度
-9-7 作业
-9-8 湿空气的焓湿图与热湿比
-9-8 作业
-9-9 湿空气的基本热力过程
-9-9 作业
-9-10* 环保节水型冷却塔简介
-第9章 章节小测验
-10-0 导引
-10-0 作业
-10-1 研究热力学微分关系式的目的
-10-1 作业
-10-2 特征函数
-10-2 作业
-10-3 数学基础
-10-3 作业
-10-4 热系数
-10-4 作业
-10-5 熵、内能和焓的微分关系式
-10-5 作业
-10-6 比热容的微分关系式
-10-6 作业
-10-7 克拉贝龙方程和焦汤系数
-10-7 作业
-10-8 实际气体对理想气体性质的偏离
-10-8 作业
-10-9 维里方程
-10-9 作业
-10-10 经验性状态方程
-10-10 作业
-10-11 普遍化状态方程与对比态原理
-10-11 作业
-第10章 章节小测验
-11-1 概述
-11-1 作业
-11-2 热力学第一定律在反应系统中的应用
-11-2 作业
-11-3 化学反应过程的热力学第一定律分析
-11-3 作业
-11-4 化学反应过程的热力学第二定律分析
-11-4 作业
-11-5 理想气体的化学平衡
-11-5 作业
-11-6 热力学第三定律及绝对熵
-11-6 作业
-第11章 章节小测验
-期末考试
