熱力學(xué)基礎(chǔ)知識

1、熱力學(xué)基礎(chǔ)知識1、熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律即是能量守恒定律。Q=（u2-u1）+W （1）U= Q - W （2）這就是熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達式，其意義為：體系所吸收的熱量Q減去消耗于環(huán)境所做功W后，體系所能量增加了U。我們用U表示體系的能量，稱為內(nèi)能，U表示內(nèi)能的變化值。為了突出內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù)，功和熱不是狀態(tài)函數(shù)，可以把熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達式寫成：du= Q -Wd表明U是狀態(tài)函數(shù)，說明Q和W不是狀態(tài)函數(shù)。（1）第一定律引進一個新函數(shù)：焓H = U + PV由式中參數(shù)，可以看出焓是一個狀態(tài)函數(shù)，它的改變值只與體系的狀態(tài)有關(guān)而與變化的途徑無關(guān)。任意一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱H等于產(chǎn)物生成熱之

2、和減去反應(yīng)物生成熱之和。1956年在英國倫敦五屆國際水蒸汽性質(zhì)會議上決定三相點的溫度為273.16k，在此點上飽和水的內(nèi)能和熵都是準確規(guī)定為零。2、熱力學(xué)第二定律“人們不可能設(shè)計成這樣一種機器，這種機器能循環(huán)不斷地工作，它僅僅從單一熱源吸取熱量變?yōu)楣Χ鴽]有任何其他變化。”功可以全部變?yōu)闊?，而熱不能全部變?yōu)楣Χ灰鹑魏纹渌兓＝Y(jié)論：一切自發(fā)過程都是不可逆的。熱力學(xué)第二定律是數(shù)學(xué)表達式:S對于一個微小的變化過程可寫成：dS上式中等號是對可逆過程而言。不等號是對不可逆過程而言，由于自發(fā)過程都是不可逆過程，因此也可以說不等號是對自發(fā)過程而言。（1）第二定律引出一新的函數(shù)：熵和自由能熵是反映體系內(nèi)部

3、質(zhì)點運動的是混亂程度的一個物理量，其數(shù)學(xué)表達式S對于一個微小的變化過程可寫為：dS上式中等號是對可逆過程而言，不等號是對不可逆過程而言。由于自發(fā)過程都不可逆過程，因此也可以說不等號是對自發(fā)過程而言。（2）由熱力學(xué)第一定律和第二定律引出自由能Z的概念Z = H - TS對于在恒溫恒壓下進行的化學(xué)反應(yīng)，自由能的變化為：ZT，P=H-TS從上式可以看出，自由能Z是狀態(tài)度函數(shù)。（dz）T，PO，表示過程可自發(fā)進行（dz）T，P=O，表示過程已進行到最大限度用自由能狀態(tài)函數(shù)（Z）判斷化學(xué)反應(yīng)的方向和限度用Z來判斷過程的方向，只有在恒溫、恒壓不做有用功的條件下方能應(yīng)用。3、絕對壓力和表壓力及真空度絕對壓力

4、是以絕對真空為基準的，表壓力是以大氣壓力為基準的，當絕對壓力小于大氣壓時，其小于大氣壓的數(shù)值稱為真空度。設(shè)施對壓力為P絕，表壓力為P表，真空度為P空，大氣壓力為Pa時，則它們之間的關(guān)系為：P絕=Pa+P表 P空=Pa-P絕=-P表4、當量值與等價值及折標系數(shù)（1）常用的熱單位a焦耳：1牛頓的做用于質(zhì)點，使它沿力的方向移動1米矩離所做的功是1焦耳。 b焦耳：1安培電流在1歐姆電阻上1秒鐘內(nèi)所消耗的電能是1焦耳。c卡路里：在1標準大氣壓下，1克分子的純凈水升高1度（）所吸收熱量為1卡路里（kcal）1(20)卡=4.1816焦耳1(國際蒸汽表)卡=4.1868焦耳d低位發(fā)熱量：我國1981年發(fā)布國

5、家標準（GB2587-81）規(guī)定：燃料發(fā)熱量取低位發(fā)熱量。低位發(fā)熱量：燃料完全燃燒，燃燒產(chǎn)物中的水蒸汽仍以氣態(tài)存在時的反應(yīng)熱，它等于從高位發(fā)熱量中扣除蒸汽凝結(jié)熱后的熱量：Qdw=Qgw- rw式中：Qdw ，Qgw燃料的低位與高位發(fā)熱量（Kcal /kg）r水蒸汽凝結(jié)熱（Kcal /kg）w1kg燃料燃燒產(chǎn)物的水蒸汽量（kg/kg）（2）當量值國標GB2589-81規(guī)是企業(yè)消耗的一次能源均按低（位）發(fā)熱量換算成標準煤量，按這個單位折算的熱量值稱為當量熱值。采用當量值計算企業(yè)能平衡，符合熱力學(xué)第一定律。（3）等價值采用當量值計算方法分析產(chǎn)品能耗不能反應(yīng)生產(chǎn)該產(chǎn)品所最終消耗的能源資源，即對社會能源

6、資源消耗量。為此引入了另一種被稱作等價值的能耗計算方法。等價值計算方法是基于一個稱為綜合能耗的概念。（4）折標系數(shù)為了統(tǒng)一各種燃料發(fā)熱量的折算系數(shù)。我國一般以每公斤低位發(fā)熱量7000cal(29.27MJ)的煤炭為標準。其他燃料的實測低位發(fā)熱量與標準煤發(fā)熱值之比為該燃料的折標系數(shù)。5 、綜合能耗規(guī)定的耗能體系在一段時間內(nèi)實際消耗的各種能源實物量按規(guī)定的計算方法和單位分別折算為一次能源后的總和。6、 余熱的概念a余熱：以環(huán)境溫度為基準，被考察體系排出的熱載體可釋放的熱，稱為余熱。b余熱量：余熱的數(shù)量稱為余熱量。c余熱資源量：經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析確定的可利用的余熱量稱為余熱資源（量）。7、非標態(tài)變標態(tài)的計算資料性數(shù)據(jù)：在熱力學(xué)中，體系吸收的熱量為正，放出的能量為負。但在以前熱化學(xué)中的符號慣例正好與上述相反，