热力学第一定律 课件_热力学第一定律发现者_物理学热力学第一定律(5)

首先求出系统终态的温度。 因为绝热， 所以 W3 ΔU nCV,m T2-T1 同时，对于恒外压过程 W3 -p2 V2-V1 联系上面两式，得： nCV,m T2-T1 - p2 V2 – V1 解得： T2 174.8 K 所以 W3 nCV,m T2-T1 -5.474 kJ ； ΔU3 W3 -5.474 kJ ； ΔH3 nCp,m T2-T1 -9.124 kJ Joule在1843年所做的气体自由膨胀实验是不够精确的，1852年Joule和Thomson 设计了新的实验，称为节流过程。 在这个实验中，使人们对实际气体的U和H的性质有所了解，并且在获得低温和气体液化工业中有重要应用。 一、节流过程 在一个圆形绝热筒的中部有一个多孔塞或小孔，使气体不能很快通过，并维持塞两边的压差。 下图是终态，左边气体被压缩通过小孔，向右边膨胀，气体的终态为： 上图是始态，左边气体的状态为： 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 膨胀区 多孔塞 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 压缩区 多孔塞 膨胀区 开始，环境将一定量气体压缩时所作功（即以气体为系统得到的功）为： 节流过程是在绝热筒中进行的，Q 0 ，所以： 气体通过小孔膨胀，对环境作功为： 二、节流过程的 在压缩和膨胀时，系统净功的变化应该是两个功的代数和。

即 节流过程是个等焓过程 移项 0 经节流膨胀后，气体温度降低。 是系统的强度性质。因为节流过程的 ,所以当： 0 经节流膨胀后，气体温度升高。 0 经节流膨胀后，气体温度不变。 三、Joule-Thomson系数 称为Joule-Thomson系数，它表示经节流过程后，气体温度随压力的变化率。 当 时的温度称为转化温度，这时气体经焦-汤实验，温度不变。 在常温下，一般气体的 均为正值。例如，空气的 ，即压力下降 ，气体温度下降 。 但 和 等气体在常温下， ，经节流过程，温度反而升高。 若要降低温度，可调节操作温度使其 可在不同的操作温度下正负号发生改变。 为了求 的值，必须作出等焓线，这要作若干个节流过程实验。 如此重复，得到若干个点，将点连结就是等焓线。 实验1，左方气体为 ，经节流过程后终态为 ，在T-p图上标出1、2两点。 实验2，左方气体仍为 ，调节多孔塞或小孔大小，使终态的压力、温度为 ，这就是T-p图上的点3。 气体的等焓线 图2.9 气体的等焓线 显然： 在点3右侧 在点3处 。 在线上任意一点的切线 ，就是该温度压力下的 值。 在点3左侧 气体的等焓线 反应进度 标准摩尔焓变 化学反应的热效应 反应热效应 等容热效应 反应在等容下进行所产生的热效应为 ,如果不作非膨胀功， ,氧弹热量计中测定的是 等压热效应 反应在等压下进行所产生的热效应为 ，如果不作非膨胀功，则 当系统发生反应之后，使产物的温度回到反应前始态时的温度，系统放出或吸收的热量，称为该反应的热效应。

与 的关系 当反应进度为1 mol 时： 式中 是生成物与反应物气体物质的量之差值，并假定气体为理想气体。 或 反应物 生成物 （3） （2）等容 与 的关系的推导 生成物 反应物 生成物 （3） （2）等容 生成物 对于理想气体 所以 1、气相 2、凝聚 3、复相 20世纪初比利时Dekonder引进反应进度? 的定义为： 和 分别代表任一组分B 在起始和 t 时刻的物质的量。 是任一组分B的化学计量数，对反应物取负值，对生成物取正值。 设某反应 单位：mol 引入反应进度的优点： 在反应进行到任意时刻，可以用任一反应物或生成物来表示反应进行的程度，所得的值都是相同的，即： 反应进度被应用于反应热的计算、化学平衡和反应速率的定义等方面。 注意 应用反应进度，必须与化学反应计量方程相对应。 例如 当? 都等于1 mol 时，两个方程所发生反应的物质的量显然不同。 一个化学反应的焓变决定于反应的进度，显然同一反应，反应进度不同，焓变也不同。 当反应的进度为1 mol时的焓变，称为摩尔焓变，表示为： 的单位为 表示反应的进度为1 mol 反应进度 ? ① 单位：mol ② 符号：?始终为正，所以反应物的?i为负, 产物的?i为正; ③ 当?一样时,同一反应的实际反应量与计量方程的写法有关，而与何种物质无关; 讨论 注意： 1、正反应与逆反应的反应热数值相等，但符号相反； 2、由于反应进度的量值与反应方程式的写法有关，故?r Hm 亦与方程式写法有关。