可逆過(guò)程與可逆過(guò)程體積功

1、1關(guān)于可逆過(guò)程與可逆過(guò)程體積功現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第一頁(yè)，共33頁(yè)2(1)物質(zhì)的恒容變溫過(guò)程物質(zhì)的恒容變溫過(guò)程 單純單純pVT變化變化過(guò)程中過(guò)程中 計(jì)算計(jì)算 TUTQn1CVVV mm,d 21dm,TTVTCnU 21dm,TTVVTCnQ封閉系統(tǒng)，封閉系統(tǒng)，dV=0,W =0,單純單純pVT變化變化HUQQpV 、忽略體積對(duì)忽略體積對(duì)U的影響的影響非恒容過(guò)程非恒容過(guò)程 恒容過(guò)程恒容過(guò)程 = *對(duì)理想氣體：對(duì)理想氣體：W =0，單純單純pVT變化變化 *對(duì)液體和固體：對(duì)液體和固體：現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二頁(yè)，共33頁(yè)3(2) 物質(zhì)的恒壓變溫過(guò)程：物質(zhì)的恒壓變溫過(guò)程： 21dm,TTpTCnH 21dm,TT

2、ppTCnQ THTQn1Cppp mm,d 封閉系統(tǒng)，封閉系統(tǒng)，dp=0,W=0,單純單純pVT變化變化恒壓過(guò)程恒壓過(guò)程 = *對(duì)理想氣體：對(duì)理想氣體：W =0，單純單純pVT變化變化 *對(duì)液體和固體：對(duì)液體和固體：非恒壓過(guò)程非恒壓過(guò)程 p變化不大時(shí)，忽略壓力對(duì)變化不大時(shí)，忽略壓力對(duì)H的影響的影響現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三頁(yè)，共33頁(yè)41. 可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程2. 可逆過(guò)程體積功的計(jì)算公式可逆過(guò)程體積功的計(jì)算公式VpWVVdr213. 理想氣體恒溫可逆過(guò)程理想氣體恒溫可逆過(guò)程12lnVVnRTWr 12lnppnRTWr 4. 理想氣體絕熱可逆過(guò)程理想氣體絕熱可逆過(guò)程 11212

3、VVTT 111212 ppTT 2211VpVp 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四頁(yè)，共33頁(yè)55. 絕熱可逆過(guò)程體積功的計(jì)算絕熱可逆過(guò)程體積功的計(jì)算UWr )VV(VpVVVpVV 111200001d121方法二方法二:)(d12m,m,21TTCnTCnUVTTV 0 QWQU VpWrd 21d00VVVVVp VVnRTVVd21 方法一：方法一：由絕熱可逆過(guò)程方程求出終態(tài)溫度由絕熱可逆過(guò)程方程求出終態(tài)溫度T2，再求體積功，再求體積功.現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五頁(yè)，共33頁(yè)6恒容過(guò)程恒容過(guò)程(dV= 0)恒壓過(guò)程恒壓過(guò)程(dp= 0)恒溫可逆過(guò)程恒溫可逆過(guò)程 (dT= 0,可逆可逆)自由膨脹過(guò)程自由膨脹過(guò)程

4、 (p環(huán)環(huán)=0)絕熱可逆過(guò)程絕熱可逆過(guò)程 ( Qr = 0)常見(jiàn)常見(jiàn)pg單純單純pVT變化過(guò)程：變化過(guò)程：恒溫不可逆過(guò)程恒溫不可逆過(guò)程 (dT= 0)絕熱不可逆過(guò)程絕熱不可逆過(guò)程 ( Q = 0) Q W U H=0=0=0=0=0=0=0=0恒溫自由膨脹過(guò)程恒溫自由膨脹過(guò)程 (p環(huán)環(huán)=0)=0=0=0=0現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第六頁(yè)，共33頁(yè)7K15.298) l (OH12 TkPa325.101K15.373)g(OH222 pTkPa167. 31 p 21dm,TTVTCnU 21dm,TTpTCnH =相變相變過(guò)程過(guò)程現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第七頁(yè)，共33頁(yè)8 恒容反應(yīng)熱恒容反應(yīng)熱恒壓反應(yīng)熱恒壓反應(yīng)熱化

5、學(xué)反應(yīng)熱化學(xué)反應(yīng)熱化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)不可逆相變不可逆相變可逆相變可逆相變相變焓（潛熱）相變焓（潛熱）相變相變顯熱顯熱變化變化單純單純pVQQpVTQ.現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第八頁(yè)，共33頁(yè)9 2.5 相變過(guò)程熱的計(jì)算相變過(guò)程熱的計(jì)算 (1)相的定義相的定義: 系統(tǒng)內(nèi)性質(zhì)完全相同且均勻的部分稱為相。系統(tǒng)內(nèi)性質(zhì)完全相同且均勻的部分稱為相。1. 相及相變相及相變(2)相變相變:物質(zhì)從一相轉(zhuǎn)移至另外一相物質(zhì)從一相轉(zhuǎn)移至另外一相,稱為相變。稱為相變。 氣相氣相升華升華(sub)凝華凝華凝固凝固熔化熔化(fus)固相固相固相固相晶型晶型轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變(trs)凝結(jié)凝結(jié)蒸發(fā)蒸發(fā)(vap)液相液相 (3)常見(jiàn)相變常見(jiàn)相變:現(xiàn)在

6、學(xué)習(xí)的是第九頁(yè)，共33頁(yè)102. 相變分類相變分類(1)可逆相變：在指定溫度及該溫度可逆相變：在指定溫度及該溫度對(duì)應(yīng)的平衡壓力對(duì)應(yīng)的平衡壓力下所發(fā)生的下所發(fā)生的相變，叫可逆相變。相變，叫可逆相變。 例：例： kPa167. 3C25)g(OH2 kPa167. 3C25) l (OH2 可逆相變條件：可逆相變條件： dp=0, dT=0 , p =f(T)可逆相變的判斷：可逆相變的判斷：熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)液體在某溫度下的飽和蒸氣壓液體在某溫度下的飽和蒸氣壓固體在某溫度下的飽和蒸氣壓固體在某溫度下的飽和蒸氣壓kPa325.101C100)g(OH2 kPa325.101C100

7、) l (OH2 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十頁(yè)，共33頁(yè)11kPa325.101C25)g(OH2 kPa325.101C25) l (OH2 (2)不可逆相變：指定溫度，非平衡壓力下所發(fā)生的相變叫不可逆相不可逆相變：指定溫度，非平衡壓力下所發(fā)生的相變叫不可逆相變。變。 或者相變前后溫度、壓力改變?；蛘呦嘧兦昂鬁囟?、壓力改變。 例：例： kPa325.101C5) s (OH2 kPa325.101C5) l (OH2 kPa325.101C110)g(OH2 kPa325.101C5) s (OH2 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十一頁(yè)，共33頁(yè)123. 相變焓（可逆相變焓）相變焓（可逆相變焓）根據(jù)可逆相變條件根據(jù)可

8、逆相變條件: dp=0,dT=0mH BBmpHnHQQ 1mol純物質(zhì)純物質(zhì)發(fā)生發(fā)生可逆相變可逆相變時(shí)與環(huán)境交換的熱叫摩爾相變熱，也稱時(shí)與環(huán)境交換的熱叫摩爾相變熱，也稱為摩爾相變焓為摩爾相變焓.(1)定義定義:現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十二頁(yè)，共33頁(yè)13mslmfusmlsHHH (2)相變的標(biāo)記法及摩爾相變焓之間的相互關(guān)系相變的標(biāo)記法及摩爾相變焓之間的相互關(guān)系:msgmsubmgsHHH mlgmvapmglHHH lBsB glBB gsBB現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十三頁(yè)，共33頁(yè)144. 相變焓與溫度的關(guān)系相變焓與溫度的關(guān)系)(TfHm 相變相變例：例：B物質(zhì)物質(zhì)，在在T1，p1時(shí)有時(shí)有 vapHm(T1

9、) 在在T2，p2時(shí)有時(shí)有 vapHm(T2) vapHm(T1) vapHm(T2)的關(guān)系？的關(guān)系？現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十四頁(yè)，共33頁(yè)15設(shè)計(jì)過(guò)程：設(shè)計(jì)過(guò)程：B(l), 1molT2 , p2B(g), 1molT2 , p2 vapHm(T2)B(l), 1molT1 , p1B(g), 1molT1 , p1 vapHm(T1) Hm(l) Hm(g)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十五頁(yè)，共33頁(yè)16 vapHm(T2) = Hm(l) + vapHm(T1) + Hm(g)m mm mm m( (l l) )( (l l) )d d( (l l) )d d( (g g) )( (g g) )d dTTp,

10、p,TTTp,THCTCTHCT 122121v va ap pm mv va ap pm mm mm m( () )( () )( (g g) )( (l l) ) d dTp,p,THTHTCCT 2121現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十六頁(yè)，共33頁(yè)17( ( ) )( ( ) ) d dTmmp,mTH TH TCT 2121通式：通式：由由T1的相變焓計(jì)算的相變焓計(jì)算T2的相變焓的相變焓m mm mm m( ( ) )( ( ) )p,p,p,CCC 忽略壓力對(duì)相變焓的影響忽略壓力對(duì)相變焓的影響現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十七頁(yè)，共33頁(yè)18例例7：已知下列熱力學(xué)數(shù)據(jù)：已知下列熱力學(xué)數(shù)據(jù)：112,KmolJ59.

11、75l)O,(H mpC試求：水在試求：水在25的摩爾蒸發(fā)焓。的摩爾蒸發(fā)焓。 100水的摩爾蒸發(fā)焓為水的摩爾蒸發(fā)焓為40.63kJmol-1112,KmolJ795.33g)O,(H mpCkPa167. 3K15.298O(l)H112 pTH kPa167. 3K15.298O(g)H112 pT)C(Hnmvap 25 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十八頁(yè)，共33頁(yè)19kPa167. 315.298O(l)H112 pKTH 3H kPa325.10115.373O(g)H222 pKTkPa325.10115.373O(l)H222 pKT2H 1H 21d)(,TTlmpTCn 12d)(,TTgm

12、pTCn)C(Hnmvap 100 試求：試求：25 水的摩爾蒸發(fā)焓。水的摩爾蒸發(fā)焓。 kPa167. 315.298O(g)H112 pKT)C(Hnmvap 25 321HHHH 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十九頁(yè)，共33頁(yè)20J9 .5668d21)(,1 TTlmpTCnH J0 .2535d12)(,3 TTgmpTCnH kJ63.4063.401)100(2 CHnHmvap J1073.433321 HHHH 13molJ1076.431)25( HnCHmvap 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十頁(yè)，共33頁(yè)21例例8： 求壓力求壓力 101.325 kPa 下，下，1 kg - 20 的過(guò)冷水凝固的過(guò)冷

13、水凝固為同溫同壓的冰的過(guò)程的為同溫同壓的冰的過(guò)程的Q、W、U、H。已知水的正常凝固點(diǎn)為已知水的正常凝固點(diǎn)為 0 ， 在此條件下冰的熔化焓為在此條件下冰的熔化焓為 5999.4 J mol-1 ，過(guò)冷水的定壓摩爾熱容為過(guò)冷水的定壓摩爾熱容為 75.312 J mol-1 K-1 冰的定壓摩爾熱容為冰的定壓摩爾熱容為 37.604 J mol-1 K-1。5. 不可逆相變過(guò)程熱的求解不可逆相變過(guò)程熱的求解設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)過(guò)程 n H2O (s) T1 =253.15Kn H2O ( l ) T1 =253.15K H平衡相變平衡相變pVT pVT 變化變化現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十一頁(yè)，共33頁(yè)22321HH

14、HH n H2O (s) T1 =253.15Kn H2O ( l ) T1 =253.15K H1p=101.325kPa解：解：n H2O ( l ) T2 = 273.15 Kn H2O ( s ) T2 = 273.15 K H2 H 21d)(,TTlmpTnC)C(Hnmsl 0 )H(nmls 12d)(,TTmpTsnC現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十二頁(yè)，共33頁(yè)23 n H2O (s) T1 =253.15Kn H2O ( l ) T1 =253.15K H1 H3n H2O ( l )T2=273.15Kn H2O ( s ) T2=273.15K H2 HkJ786.41d)(12,

15、3 TTmpTsnCH kJ327.333)()0(2 mlsmslHnCHnH kJ687.83d21)(,1 TTlmpTnCH kJ43.291 H mol5655.Mmn p=101.325kPa現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十三頁(yè)，共33頁(yè)24W= - p外外 V 0 H = U+ (pV) (pV) = p 0Q = Qp= H = -291.43kJ U H = -291.43kJ Q、W、U、Hp=101.325kPa n H2O (s) T1 =253.15Kn H2O ( l ) T1 =253.15K H1 H3n H2O ( l )T2=273.15Kn H2O ( s ) T2=2

16、73.15K H2 H現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十四頁(yè)，共33頁(yè)25 求求2mol水蒸氣于水蒸氣于10、85kPa下凝結(jié)為液體水過(guò)程的下凝結(jié)為液體水過(guò)程的Q、W、 H 及及 U。已知已知100、101.325kPa下水的下水的 vapHm=40.63kJmol-例例9kPa8515.283O(g),2molH112 pKTH kPa325.10115.373O(g),2molH222 pKTkPa325.10115.373O(l),2molH222 pKT2H kPa8515.283O(l),2molH112 pKT3H 1H 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十五頁(yè)，共33頁(yè)26J.d)(12,3 TTmpTlnCH

17、J.)(2 mvapmlgHnHnH J.d21)(,1 TTgmpTnCH 321HHHH gVpHpVHU WUQ- kPa8515.283O(g),2molH112 pKTH kPa325.10115.373O(g),2molH222 pKTkPa325.10115.373O(l),2molH222 pKT2H kPa8515.283O(l),2molH112 pKT3H 1H W= - p外外 VHQQp 或者：或者：現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十六頁(yè)，共33頁(yè)27已知已知100、101.325kPa下水的下水的 vapHm=40.67kJmol-，水蒸氣與液體水的摩爾體積分別為水蒸氣與液體水的摩

18、爾體積分別為Vm(g)=30.19 dm3mol-,Vm(l)= 18.0010-dm3mol-1試計(jì)算下列兩過(guò)程的試計(jì)算下列兩過(guò)程的Q、W、 H 及及 U。 (1)1mol液體水于液體水于100、101.325kPa下可逆蒸發(fā)為水下可逆蒸發(fā)為水蒸氣；蒸氣； (2)1mol液體水在液體水在100恒溫下于真空容器中全部蒸發(fā)為蒸恒溫下于真空容器中全部蒸發(fā)為蒸氣，而且蒸氣的壓力恰是氣，而且蒸氣的壓力恰是101.325kPa。例例10現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十七頁(yè)，共33頁(yè)28kPa325.10115.373O(g)H2 pKTkPa325.10115.373O(l)H2 pKTHCHmvap )100(kJ

19、63.4063.401)100( CHnHmvap kJ10. 3 VpW 外外kJ63.40 HQQp (1) 100、101.325kPa下可逆蒸發(fā)下可逆蒸發(fā) lgVVpHpVHU kJ53.37 kJ63.40 W-UQ現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十八頁(yè)，共33頁(yè)29kPa325.10115.373O(g)H222 pKT 11215.373O(l)HpKTHp 0外外01 H 1H kPa325.10115.373O(l)H2 pKT2H kJ63.402 mvapHnH kJ63.4021 HHH (2) 100下向真空蒸發(fā)下向真空蒸發(fā)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十九頁(yè)，共33頁(yè)30kPa325.10115.373O(g)H222 pKT 11215.373O(l)HpKTHp 0外外1H kPa325.10115.373O(l)H2 pKT2H 0 VpW外外kJ53.37 UQ 12Vp-VpHU12 kJ53.37 U 、W 、Q現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三十頁(yè)，共33頁(yè)31例例11 已知已知100、101.325kPa下水的下水的 vapHm=40.63kJmol-1, 0、101.325kPa下冰的下冰的 fusHm=6.02kJmol-1。冰、水、水蒸氣的。冰、水、水蒸氣的平均摩爾