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化學熱力學與耐火材料報告6 -鄭州四季火耐火材

更新時間:2018-07-05作者:閱讀:

NEWBB体育滚球在以后的闡述與討論中$若不注明$說體系處于某種定態$即指體系處于這種熱力學平衡狀態"(,"熱力學第一定律!熱和功熱力學第一定律就是能量守恒定律或能量不滅定律 "Q"R+0&+./#*_"2+.+0#.#*W-($即在隔離體系中$能量的形式可以轉化$但能量的總值不變"熱力學第一定律的另一表述為#第一類永動機 "b*/2S.,+0T#*T#25"($+2+.$"&".#(是不可能的"即要想制造一種機器$不需要外界供給能量$而能不斷地做功的機器是不可能的"因為這種機器違背了能量守恒定律"若一體系從狀態 E變到狀態 6時$從環境吸熱 2$對外界做功 3$根據能量不滅定律$體系內能 4的變化為#46 54 E (25314(253 "E6E(* < *式 "EBE(就是熱力學第一定律 "b*/2("R+02"#*$+,-."$&/(的數學表達式""E(內能 "=.2#*."(#.#*W-(#是體系內部儲存的總能量)它包括體系內所有粒子全部能量的總和"但它不包括體系整體的位能及整體動能"內能的絕對值是無法確定的$但我們需要知道的只是其變化中的改變值"這一改變值可以通過其對外界的變化即式 "EBE(來衡量"內能是體系自身的性質$只決定于其狀態$在一定狀態有一定值"內能的變化 14為終態 "46 (與初態 "4 E (之差)而與變化的途徑或路徑 "G"2"(無關""6(熱 "L#"2(#由于溫度不同$而在體系與環境間交換或傳遞的能量就是熱"只有當體系與環境存在溫度差時才會有熱量傳遞"說某體系或物體含多少熱量是沒有意義的"通常以符號 2表示熱量"并規定體系從環境吸熱為正值$即 2g7)放熱為負值$即 2h7""C(功 "a+*S(#除熱以外$其他各種形式被傳遞的能量稱為功"當體系對抗外壓而膨脹時$就做了膨脹功 "a+*S+0#VBT"./+.("當克服液體的表面張力而使表面積發生變化時$就對體系做了表面功"并規定#體系對外做功為正值$3g7)環境對體系做功為負值$即 3h7"各種形式的功都可以看成是由兩個因素即強度因素 "廣義力(與廣度因素 "廣義位移(變化的乘積"機械功 ^力 J位移$電功 ^電位差 J通過的電量$膨脹功 ^外壓 J體積改變$表面功^表面張力 J面積改變"強度因素的大小決定了能量的傳遞方向$而廣度因素則決定了做功值的大小"由于強度因素不同$相應的廣度因素就會發生變化而有能量的傳遞$這種被傳遞的能量就是功"通常體系抵抗外力所做的功可以表示為##3 (#,$*#37 "E66(#37代表除膨脹功以外的其他形式的功$常稱為非膨脹功或有用* 8 *功"由于在化學變化過程中只有膨脹功以外的功才好利用$所以把非膨脹功稱為有用功"說體系有多少功同樣是沒有意義的"功和熱不是體系的性質$是能量傳遞的方式$只有在體系狀態發生變化的過程中才會表現出來"即體系能量的變化可以由功或熱來度量"當體系發生微小變化時$式 "EBE(可寫為#,4(#25#3 "E6C(由于體系發生微小變化$不能說功和熱量也只發生了微量變化$因為功和熱可以很大$但其差值仍然可以為 ,4"再因功和熱都不是體系的性質$不是狀態函數$其數值與過程的途徑有關$所以用符號,#-表示微小的變化$以區別于全微分的符號,,-"()"焓 "!#根據熱力學第一定律數學式#14(253若體系只做膨脹功而不做其他功$3 (#1$對于恒容過程$由于 1$^7$因此 3^7$14(2P"E6<(由上式可知$體系在恒容過程中所吸收的熱量全部用于增加體系的內能"內能是狀態函數$因此$體系在恒容過程中的熱效應只決定于體系的初態與末態$與路徑無關"對于只做膨脹功的恒壓過程$由于體系變化是在壓力一定的條件下進行$即 #6 ^# E ^# 外 ^#$所以 3 (#外 1$(# 6 $ 6 5# E $ E (#$ 6 5#$ E代入第一定律數學式$得#14(46 54 E (2 # 5#"$ 6 5$ E (2# ("4 6 *#$ 6 (5"4 E *#$ E ("E68(由于 4!#!$都是由狀態決定的$是狀態函數$因此 "4]#$(也一定是狀態函數"在熱力學上把 "4]#$(稱作焓 "Z.B* D *2""(T-(或熱函 "L#"2&+.2#.2+*L#"205.&2+.($并用符號 !表示"其定義為#!(4*#$ "E6D(由于我們不能確定體系內能的絕對值$所以也不能確定焓的絕對值"焓是狀態函數$在一定狀態下$體系具有一定的焓值"焓的變化值只決定于體系的初態與末態$與途徑無關"焓具有能量的量綱$其單位為 [或 S["當體系在恒壓條件下$從狀態 E變到狀態 6時$根據焓的定義和式 "EB8(可得#1!(!6 5! E ("4 6 *#$ 6 (5"4 E *#$ E ((2 #"E6A(從式 "EB<(和式 "EBA(可以看出$雖然體系的內能和焓的絕對值目前還無法知道$但是在一定條件下$我們可以從體系和環境間熱量的傳遞來衡量體系的內能與焓的變化值"在體系只做膨脹功的條件下$體系在恒容過程中所吸收的熱量全部用以增加內能)體系在恒壓過程中所吸收的熱量$全部用于使焓增加"這就是式 "EB<(和式 "EBA(的物理意義"由于一般的化學反應大都是在恒壓 "等壓(下進行的$所以焓更有實用價值"這也是為什么要定義這個新函數 !的原因"有了這個函數 !$在處理!計算恒壓下化學過程的熱效應方面就方便多了"氣體分子內部的原子!電子等的動能與位能$在通常溫度下可以認為是一定的!不變的"因此氣體內能的變化主要由氣體分子的位能與動能所決定"對于理想氣體 "=,#"(+*G#*0#&2W"/($因分子間沒有相互作用力$即無位能)所以理想氣體的內能變化就只由分子的動能變化所決定"而分子的動能只決定于溫度"因此理想氣體的內能只決定于溫度$即 4 (.",("根據 !^4]#$以及理想氣體的狀態方程式##$^/0,$因此理想氣體的焓也只是溫度的函數$即!(.",("* A *(/"熱容

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