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化学热力学与耐火材料报告6 -郑州四季火耐火材

更新时间:2018-07-05作者:阅读:

在以后的阐述与讨论中$若不注明$说体系处于某种定态$即指体系处于这种热力学平衡状态"(,"热力学第一定律!热和功热力学第一定律就是能量守恒定律或能量不灭定律 "Q"R+0&+./#*_"2+.+0#.#*W-($即在隔离体系中$能量的形式可以转化$但能量的总值不变"热力学第一定律的另一表述为#第一类永动机 "b*/2S.,+0T#*T#25"($+2+.$"&".#(是不可能的"即要想制造一种机器$不需要外界供给能量$而能不断地做功的机器是不可能的"因为这种机器违背了能量守恒定律"若一体系从状态 E变到状态 6时$从环境吸热 2$对外界做功 3$根据能量不灭定律$体系内能 4的变化为#46 54 E (25314(253 "E6E(* < *式 "EBE(就是热力学第一定律 "b*/2("R+02"#*$+,-."$&/(的数学表达式""E(内能 "=.2#*."(#.#*W-(#是体系内部储存的总能量)它包括体系内所有粒子全部能量的总和"但它不包括体系整体的位能及整体动能"内能的绝对值是无法确定的$但我们需要知道的只是其变化中的改变值"这一改变值可以通过其对外界的变化即式 "EBE(来衡量"内能是体系自身的性质$只决定于其状态$在一定状态有一定值"内能的变化 14为终态 "46 (与初态 "4 E (之差)而与变化的途径或路径 "G"2"(无关""6(热 "L#"2(#由于温度不同$而在体系与环境间交换或传递的能量就是热"只有当体系与环境存在温度差时才会有热量传递"说某体系或物体含多少热量是没有意义的"通常以符号 2表示热量"并规定体系从环境吸热为正值$即 2g7)放热为负值$即 2h7""C(功 "a+*S(#除热以外$其他各种形式被传递的能量称为功"当体系对抗外压而膨胀时$就做了膨胀功 "a+*S+0#VBT"./+.("当克服液体的表面张力而使表面积发生变化时$就对体系做了表面功"并规定#体系对外做功为正值$3g7)环境对体系做功为负值$即 3h7"各种形式的功都可以看成是由两个因素即强度因素 "广义力(与广度因素 "广义位移(变化的乘积"机械功 ^力 J位移$电功 ^电位差 J通过的电量$膨胀功 ^外压 J体积改变$表面功^表面张力 J面积改变"强度因素的大小决定了能量的传递方向$而广度因素则决定了做功值的大小"由于强度因素不同$相应的广度因素就会发生变化而有能量的传递$这种被传递的能量就是功"通常体系抵抗外力所做的功可以表示为##3 (#,$*#37 "E66(#37代表除膨胀功以外的其他形式的功$常称为非膨胀功或有用* 8 *功"由于在化学变化过程中只有膨胀功以外的功才好利用$所以把非膨胀功称为有用功"说体系有多少功同样是没有意义的"功和热不是体系的性质$是能量传递的方式$只有在体系状态发生变化的过程中才会表现出来"即体系能量的变化可以由功或热来度量"当体系发生微小变化时$式 "EBE(可写为#,4(#25#3 "E6C(由于体系发生微小变化$不能说功和热量也只发生了微量变化$因为功和热可以很大$但其差值仍然可以为 ,4"再因功和热都不是体系的性质$不是状态函数$其数值与过程的途径有关$所以用符号,#-表示微小的变化$以区别于全微分的符号,,-"()"焓 "!#根据热力学第一定律数学式#14(253若体系只做膨胀功而不做其他功$3 (#1$对于恒容过程$由于 1$^7$因此 3^7$14(2P"E6<(由上式可知$体系在恒容过程中所吸收的热量全部用于增加体系的内能"内能是状态函数$因此$体系在恒容过程中的热效应只决定于体系的初态与末态$与路径无关"对于只做膨胀功的恒压过程$由于体系变化是在压力一定的条件下进行$即 #6 ^# E ^# 外 ^#$所以 3 (#外 1$(# 6 $ 6 5# E $ E (#$ 6 5#$ E代入第一定律数学式$得#14(46 54 E (2 # 5#"$ 6 5$ E (2# ("4 6 *#$ 6 (5"4 E *#$ E ("E68(由于 4!#!$都是由状态决定的$是状态函数$因此 "4]#$(也一定是状态函数"在热力学上把 "4]#$(称作焓 "Z.B* D *2""(T-(或热函 "L#"2&+.2#.2+*L#"205.&2+.($并用符号 !表示"其定义为#!(4*#$ "E6D(由于我们不能确定体系内能的绝对值$所以也不能确定焓的绝对值"焓是状态函数$在一定状态下$体系具有一定的焓值"焓的变化值只决定于体系的初态与末态$与途径无关"焓具有能量的量纲$其单位为 [或 S["当体系在恒压条件下$从状态 E变到状态 6时$根据焓的定义和式 "EB8(可得#1!(!6 5! E ("4 6 *#$ 6 (5"4 E *#$ E ((2 #"E6A(从式 "EB<(和式 "EBA(可以看出$虽然体系的内能和焓的绝对值目前还无法知道$但是在一定条件下$我们可以从体系和环境间热量的传递来衡量体系的内能与焓的变化值"在体系只做膨胀功的条件下$体系在恒容过程中所吸收的热量全部用以增加内能)体系在恒压过程中所吸收的热量$全部用于使焓增加"这就是式 "EB<(和式 "EBA(的物理意义"由于一般的化学反应大都是在恒压 "等压(下进行的$所以焓更有实用价值"这也是为什么要定义这个新函数 !的原因"有了这个函数 !$在处理!计算恒压下化学过程的热效应方面就方便多了"气体分子内部的原子!电子等的动能与位能$在通常温度下可以认为是一定的!不变的"因此气体内能的变化主要由气体分子的位能与动能所决定"对于理想气体 "=,#"(+*G#*0#&2W"/($因分子间没有相互作用力$即无位能)所以理想气体的内能变化就只由分子的动能变化所决定"而分子的动能只决定于温度"因此理想气体的内能只决定于温度$即 4 (.",("根据 !^4]#$以及理想气体的状态方程式##$^/0,$因此理想气体的焓也只是温度的函数$即!(.",("* A *(/"热容

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