物理化學(xué)第二章ppt

熱力學(xué)概論1.熱力學(xué)：研究各種形式的能量相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)。熱力學(xué)第一定律：能量的守恒和轉(zhuǎn)化問題熱力學(xué)第二定律：過程進行的方向和限度問題熱力學(xué)第三定律：物質(zhì)的熵值計算問題2.化學(xué)熱力學(xué)：將熱力學(xué)規(guī)律應(yīng)用于研究化學(xué)現(xiàn)象以及與化學(xué)現(xiàn)象有關(guān)的物理現(xiàn)象。（1）研究化學(xué)過程中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系

——熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用（2）研究化學(xué)反應(yīng)的方向和限度

——熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用§2.1熱力學(xué)基本概念系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)的性質(zhì)狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)熱力學(xué)平衡態(tài)過程與途徑熱力學(xué)過程幾個基本概念：1.系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)（System）選擇作為研究對象的物質(zhì)及其所在空間。環(huán)境（surroundings）系統(tǒng)以外與系統(tǒng)密切相關(guān)的物質(zhì)及其所在空間。系統(tǒng)環(huán)境（1）研究反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生的化學(xué)變化時，反應(yīng)器內(nèi)的全部物質(zhì)是系統(tǒng),反應(yīng)器和外界環(huán)境是環(huán)境；（2）研究高壓氣體鋼瓶噴射至某一時刻鋼瓶中剩余氣體的性質(zhì)，只有鋼瓶中剩余的那部分氣體是系統(tǒng)，排出氣體、鋼瓶和外界環(huán)境是環(huán)境。說明：（1）系統(tǒng)與環(huán)境的劃分是人為的，不是固定不變的，根據(jù)人們對問題研究的需要來確定。（2）系統(tǒng)與環(huán)境之間的界面可以是真實的，也可以是假想的。1.系統(tǒng)與環(huán)境電功系統(tǒng)分類根據(jù)系統(tǒng)與環(huán)境之間的關(guān)系，把系統(tǒng)分為三類：（1）敞開系統(tǒng)（opensystem）系統(tǒng)與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換，又有能量交換。系統(tǒng)分類根據(jù)系統(tǒng)與環(huán)境之間的關(guān)系，把系統(tǒng)分為三類：（2）封閉系統(tǒng)（closedsystem）系統(tǒng)與環(huán)境之間無物質(zhì)交換，但有能量交換。系統(tǒng)分類根據(jù)系統(tǒng)與環(huán)境之間的關(guān)系，把系統(tǒng)分為三類：（3）隔離系統(tǒng)（isolatedsystem）系統(tǒng)與環(huán)境之間既無物質(zhì)交換，又無能量交換，故又稱為孤立系統(tǒng)。有時把封閉系統(tǒng)和系統(tǒng)影響所及的環(huán)境一起作為孤立系統(tǒng)來考慮。2.系統(tǒng)的性質(zhì)1.系統(tǒng)的溫度T、壓力p、密度ρ、體積V、熱力學(xué)能U等宏觀物理量稱為系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)，簡稱性質(zhì)。系統(tǒng)的性質(zhì)按其特性可分為廣度性質(zhì)和強度性質(zhì)兩大類。2.廣度性質(zhì)（extensiveproperties）性質(zhì)的數(shù)值與系統(tǒng)的物質(zhì)的數(shù)量成正比，如體積V、質(zhì)量m、熵s等。這種性質(zhì)具有加和性。3.強度性質(zhì)（intensiveproperties）性質(zhì)的數(shù)值與系統(tǒng)中物質(zhì)的數(shù)量無關(guān)，不具有加和性，如溫度T、壓力p、濃度c、摩爾體積Vm等。V1,T1V2,T2V=V1+V2T≠T

1+T

23.狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)熱力學(xué)用系統(tǒng)的所有性質(zhì)描述系統(tǒng)所處的狀態(tài)。狀態(tài)：系統(tǒng)熱力學(xué)性質(zhì)（溫度、壓力、密度、熱力學(xué)能等）的綜合表現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)的所有熱力學(xué)性質(zhì)確定后，系統(tǒng)就處于特定的狀態(tài)；反之，當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)確定后，系統(tǒng)的所有熱力學(xué)性質(zhì)為確定值。系統(tǒng)的各種性質(zhì)之間不是相互獨立的，而是存在一定的聯(lián)系。對于由一定量的純物質(zhì)構(gòu)成的單相系統(tǒng)，只需指定任意兩個能獨立改變的性質(zhì)，即可確定系統(tǒng)的狀態(tài)。如：一定量的理想氣體，當(dāng)T、p確定,V=nRT/p隨之確定

V=f(T,p)T,p是獨立變量狀態(tài)函數(shù)：描述系統(tǒng)狀態(tài)的各宏觀性質(zhì)（如溫度、壓力、體積等）稱為系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)，又稱為狀態(tài)函數(shù)。狀態(tài)函數(shù)的兩個重要特征：①是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)，即系統(tǒng)狀態(tài)確定以后，一個狀態(tài)函數(shù)不會有多個不等的值；②當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時，狀態(tài)函數(shù)一般也變化，但其改變量只與始末狀態(tài)有關(guān)，而與變化的途徑無關(guān)。3.狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)

1狀態(tài)2途徑

1途徑

2(T1，p1)(T2，p2)3.狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)在數(shù)學(xué)上具有全微分的性質(zhì)。4.熱力學(xué)平衡態(tài)當(dāng)系統(tǒng)的所有性質(zhì)不隨時間而改變，則系統(tǒng)就處于熱力學(xué)平衡態(tài)，它包括下列幾個平衡：熱平衡（thermalequilibrium）系統(tǒng)各部分溫度相等。如有絕熱壁存在，雖雙方溫度不等，但也能保持熱平衡。力學(xué)平衡（mechanicalequilibrium）系統(tǒng)各部的壓力都相等，邊界不再移動。如有剛性壁存在，雖雙方壓力不等，但也能保持力學(xué)平衡。4.熱力學(xué)平衡態(tài)相平衡（phaseequilibrium）多相共存時，各相的組成和數(shù)量不隨時間而改變。沒有任何一種物質(zhì)從一個相轉(zhuǎn)移到另一個相?；瘜W(xué)平衡（chemicalequilibrium

）反應(yīng)系統(tǒng)中各物的數(shù)量不再隨時間而改變。宏觀上化學(xué)反應(yīng)已經(jīng)停止。當(dāng)系統(tǒng)的諸性質(zhì)不隨時間而改變，則系統(tǒng)就處于熱力學(xué)平衡態(tài)，它包括下列幾個平衡：5.過程與途徑6.熱力學(xué)過程§2.2熱力學(xué)第一定律功熱力學(xué)能熱熱力學(xué)第一定律1.熱當(dāng)系統(tǒng)溫度低于環(huán)境溫度時，系統(tǒng)吸熱，Q>0；當(dāng)系統(tǒng)溫度高于環(huán)境溫度時，系統(tǒng)放熱，Q<0

。熱（heat）由于系統(tǒng)與環(huán)境之間溫度的不同，導(dǎo)致兩者之間交換的能量稱為熱，用符號Q

表示，單位為J。1.熱注意：

（1）熱不是狀態(tài)函數(shù)，不能說系統(tǒng)的某一狀態(tài)有多少熱。熱是過程函數(shù)，只有系統(tǒng)進行一過程時才有熱交換，其數(shù)值與變化途徑有關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)的始末狀態(tài)確定后，Q值并不確定。狀態(tài)

1狀態(tài)2途徑

1途徑

2(T1，p1)(T2，p2)（2）熱不是狀態(tài)函數(shù)，不具有全微分性質(zhì)，微量熱記作δQ，不能記作dQ；一定的熱量記作Q，不能記作ΔQ。（3）熱是過程中系統(tǒng)與環(huán)境交換的能量。系統(tǒng)內(nèi)不同部分之間交換的能量就不應(yīng)稱為熱。Q>0?Q=0?Q<0?2.功功（work）系統(tǒng)與環(huán)境之間傳遞的除熱以外的其它能量都稱為功，用符號W表示，單位為J。功可分為體積功W和非體積功W’兩大類。環(huán)境對系統(tǒng)作功，W>0；系統(tǒng)對環(huán)境作功，W<0

。2.功體積功：本質(zhì)上是機械功，用力與力作用方向上位移的乘積來計算。pamb=externalpressureAs

=pistonareadl=displacementdV=Asdl=volumechangeforthegasW=-Fdl=-

pamb

Asdl=-

pamb

d(Asl)Gas系統(tǒng)dlpambAs

W=-pambdV2.功體積功是指環(huán)境得到或作出的那部分功。當(dāng)p<pamb，系統(tǒng)體積縮小，dV<0，δW>0，系統(tǒng)得到功

當(dāng)p>pamb，系統(tǒng)體積增大，dV>0，δW<0，系統(tǒng)作功 當(dāng)pamb=0，δW=0，氣體向真空中自由膨脹而體積增大，系統(tǒng)與環(huán)境無體積功交換。對于宏觀過程2.功注意：

（1）功不是狀態(tài)函數(shù)，不能說系統(tǒng)的某一狀態(tài)有多少功，只有當(dāng)系統(tǒng)進行一過程時才能說過程的功等于多少。不具有全微分性質(zhì)，微量功記作δW，不能記作dW；一定的功記作W，不能記作ΔW。（2）功是過程函數(shù)，其數(shù)值與變化途徑有關(guān)。在同一始末態(tài)，若途徑不同時，功的數(shù)值也不同。當(dāng)系統(tǒng)的始末狀態(tài)確定后，W值并不確定。3.熱力學(xué)能熱力學(xué)能以前稱為內(nèi)能,它是指系統(tǒng)內(nèi)部能量的總和。用符號U表示，單位為J。包括分子運動的平動能、轉(zhuǎn)動能、振動能、電子運動的能、原子核內(nèi)的能以及各種粒子之間的相互作用勢能等。系統(tǒng)的熱力學(xué)能有三部分組成：（1）分子的內(nèi)動能：因分子熱運動而具有的能量，僅是溫度的函數(shù)；（2）分子間相互作用的內(nèi)勢能：因分子間相互作用而具有的能量，是體積的函數(shù)；（3）分子內(nèi)部的能量：狀態(tài)確定后有確定值，不變的部分。3.熱力學(xué)能注意：（1）熱力學(xué)能是狀態(tài)函數(shù)，對于指定系統(tǒng)，如果n一定，只要確定兩個性質(zhì)后，熱力學(xué)能也就隨之確定。U＝f（T，V）U＝f（p，V）U＝f（p，T）理想氣體的總熱力學(xué)能僅是溫度的函數(shù)U＝f（T）3.熱力學(xué)能（2）系統(tǒng)狀態(tài)變化時熱力學(xué)能的增量U僅與始末狀態(tài)有關(guān)，U＝U2－U1，而與過程的具體途徑無關(guān)。（3）物質(zhì)內(nèi)部質(zhì)點的運動方式及相互作用情況極其復(fù)雜，所以熱力學(xué)能U的絕對值無法確定，但這不妨礙熱力學(xué)能概念的實際應(yīng)用，因為系統(tǒng)狀態(tài)變化時只需要知道熱力學(xué)能的增量U，而不需要用每個狀態(tài)下熱力學(xué)能的絕對值。焦耳熱功當(dāng)量實驗(1)使一定量的物質(zhì)從同樣始態(tài)升高同樣的溫度達到同樣的末態(tài)，在絕熱情況下所需要的各種形式的功（機械功、電功等），在數(shù)量上是完全相同的。說明系統(tǒng)具有一個反映其內(nèi)部能量的函數(shù)，這一函數(shù)值只取決于始末狀態(tài)，與具體過程無關(guān)，是一個狀態(tài)函數(shù)。(2)用加熱和做功的方式都可以使水溫升高，即系統(tǒng)的能量增加，熱、功之間存在當(dāng)量的轉(zhuǎn)換關(guān)系。4.熱力學(xué)第一定律封閉系統(tǒng)從同樣始態(tài)達到同樣的末態(tài)，既可通過絕熱過程與環(huán)境交換功，又可通過無功過程與環(huán)境交換熱實現(xiàn)，而且兩者在數(shù)值上相等，等于系統(tǒng)的熱力學(xué)能的改變量。U=U2-U1=W(Q=0)——絕熱功U=U2-U1=Q(W=0)——無功熱 當(dāng)封閉系統(tǒng)發(fā)生了一個過程，既從環(huán)境吸收了熱，又得到了功，系統(tǒng)的熱力學(xué)能的改變量等于變化過程中環(huán)境傳遞給系統(tǒng)的熱及功的總和。U＝Q＋W

對微小變化：

dU=Q+W

熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)——能量守恒。說明熱力學(xué)能、熱和功之間可以相互轉(zhuǎn)化，但總的能量不變。雖然系統(tǒng)在某狀態(tài)下熱力學(xué)能的量值不能確定，但封閉系統(tǒng)狀態(tài)變化時的熱力學(xué)能變化U，可由過程中的熱與功之和Q＋W來衡量盡管Q,W均為途徑函數(shù)，而它們的和Q+W卻與狀態(tài)函數(shù)的增量U相等，這表明，沿不同途徑所交換的功與熱之和Q＋W

，只取決于封閉系統(tǒng)的始末態(tài)，而與具體途徑無關(guān)。4.熱力學(xué)第一定律5.焦?fàn)枌嶒炓欢繂蜗嘞到y(tǒng)U=U(T,V)焦?fàn)枌嶒灒?.焦?fàn)枌嶒灥挠懻?，理氣的熱力學(xué)能實驗結(jié)果：水溫未變

dT=0,

表明Q=0

而自由膨脹W=0dU=Q+W

=0=0表明在一定T下，理氣的U與V無關(guān)。即理想氣體的熱力學(xué)能僅是溫度的函數(shù)。

U=f(T)dT=0，dV≠0§2.3恒容熱、恒壓熱、焓恒容熱恒壓熱焓1.恒容熱恒容熱是系統(tǒng)在恒容且非體積功為零的過程中與環(huán)境交換的熱，符號為QV。dU=Q+W

＝

Q

－

pambdV

+

W’當(dāng)W’＝0，dV

＝0時

QV

=

dU

，積分為：QV=?U意義：過程的恒容熱在量值上等于過程的熱力學(xué)能變。注意：恒容熱不是狀態(tài)函數(shù)，但是在這樣的特殊過程下，其值僅與始末狀態(tài)有關(guān)，與具體途徑無關(guān)。2.恒壓熱恒壓熱是系統(tǒng)在恒壓且非體積功為零的過程中與環(huán)境交換的熱，其符號為Qp。

dU=Q+W＝

Q

－pambdV

+W’當(dāng)W’＝0

，p=pamb=定值時

Qp=dU

＋pambdV＝dU

＋d(pV)=d(U

＋pV)積分為：Qp=?(U

＋pV)定義：H≡U

＋pV

，H稱為焓（enthalpy）則Qp=dH(dp

=0，W’=0)或Qp=?H(dp

=0，W’=0)意義：過程的恒壓熱在量值上等于狀態(tài)函數(shù)焓的增量。注意：恒壓熱不是狀態(tài)函數(shù)，但是在這樣的特殊過程下，其值僅與始末狀態(tài)有關(guān)，與具體途徑無關(guān)。3.焓焓（enthalpy）的定義式：

H=U+pV

系統(tǒng)的熱力學(xué)能與系統(tǒng)的壓力體積乘積之和。（1）定義式中U,p,V都是狀態(tài)函數(shù)，所以H是狀態(tài)函數(shù)。因U、V是廣度性質(zhì)，所以H也為廣度性質(zhì)。（2）因U的絕對值無法測知，所以焓的絕對值無法確定，僅關(guān)注焓的改變量。（3）焓沒有明確的物理意義，僅在恒壓和非體積功為零的條件下，焓的增量等于恒壓熱。（1）左側(cè)為過程的熱，是可測量的，右側(cè)是狀態(tài)函數(shù)的增量，是不可測量的。通過在恒容或恒壓下對熱量的測量，可以計算ΔU和ΔH，并應(yīng)用其解決熱力學(xué)問題。（2）右側(cè)狀態(tài)函數(shù)的增量只取決于系統(tǒng)的始末態(tài)，與途徑無關(guān)，利用此特性（狀態(tài)函數(shù)法）計算有些難以測量的過程熱。4.QV=U，Qp=H兩式的意義CO(g)+1/2O2(g)

T，V

C(s)+O2(g)

T，V

CO2(g)

T，V反應(yīng)a反應(yīng)c反應(yīng)bQV,a=

UaQV,c=?UcQV,b=

Ub由于Ua

+Ub=Uc，則：QV,a＝QV,cQV,b意義：將與途徑有關(guān)的Q轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)函數(shù)U、H的增量§2.4

熱容熱容摩爾定容熱容摩爾定壓熱容1.

熱容（heatcapacity）(溫度變化很小)熱容定義：單位條件：不發(fā)生相變化，化學(xué)變化，非體積功為零

系統(tǒng)由于加給一微小的熱量

Q而溫度升高dT時，稱微小熱量變化與微小溫度變化的比值為熱容。1.

熱容（heatcapacity）定壓熱容Cp：定容熱容Cv：按加熱時是恒壓還是恒容，將熱容區(qū)分為1.

熱容（heatcapacity）規(guī)定物質(zhì)的數(shù)量為1mol的熱容。摩爾熱容Cm：單位為：。

Cp,m=Cp/n摩爾定壓熱容摩爾定容熱容CV,m=CV/n

C

p,m與CV,m的關(guān)系理想氣體：Cp,m－CV,m=R

，應(yīng)當(dāng)熟記單原子理想氣體：

CV,m=3/2R

，Cp,m=5/2R雙原子理想氣體：CV,m=5/2R

，Cp,m=7/2R混合理想氣體：凝聚態(tài)：Cp,m≈CV,m理想氣體混合物的摩爾熱容等于各氣體摩爾熱容與其摩爾分?jǐn)?shù)的乘積之和。C

p,m，CV,m與溫度的關(guān)系 氣體的等壓摩爾熱容與T

的關(guān)系有如下經(jīng)驗式：

Cp,m=a+bT

+cT2Cp,m=a+bT

+c’T

2Cp,m=a+bT

+cT2+dT3熱容與溫度的關(guān)系：平均摩爾定壓熱容2.

摩爾定容熱容的應(yīng)用恒容過程：

QV=dU

=CVdT=nCV,mdTT1

T2恒容V2=V1

W=

p?V=0

?H=?U+?(pV)

=?U+V?p理想氣體：V?p=nR?T

?H=?U+nR?T理想氣體的單純PVT變化，不論過程是否恒容，系統(tǒng)的熱力學(xué)能增量都可以應(yīng)用此式計算。恒容與否的區(qū)別在于，恒容時過程的熱與系統(tǒng)的熱力學(xué)能變的量值相等而不恒容時過程的熱2.

摩爾定容熱容的應(yīng)用3.

摩爾定壓熱容的應(yīng)用恒壓過程：

Qp=dH

=CpdT=nCp,mdTT1

T2恒壓p=pamb=定值

W=

p?V

?U

=?H?(pV)

=?Hp?V理想氣體：p?V=nR?T?U=?HnR?T理想氣體的單純PVT變化，不論過程是否恒壓，系統(tǒng)的焓變都可以應(yīng)用此式計算。恒壓與否的區(qū)別在于，恒壓時過程的熱與系統(tǒng)的焓變相等而不恒壓時過程的熱3.

摩爾定壓熱容的應(yīng)用凝聚態(tài)物質(zhì)恒壓變溫：

Qp=dH=CpdT=nCp,mdTT1

T2恒壓p=pamb=定值，凝聚態(tài)?V≈0

W=

pamb

?V=

p?V≈0

?U

=Q+W≈Qp=?H3.

摩爾定壓熱容的應(yīng)用

4molAr(g)+2molCu(s)0.1m3，0℃

4molAr(g)+2molCu(s)0.1m3，100℃例2.4.2設(shè)定壓摩爾熱容已知，求Q、W、?U、?H解：W=0,QV=?U?U=?U(Ar,g)+?U(Cu,s)=n(Ar,g)CV,m(Ar,g)?T+n(Cu,g)CV,m,(Cu,g)?T=n(Ar,g)(Cp,m(Ar,g)－R)?T+n(Cu,g)Cp,m(Cu,g)?T?H=?U+?(pV)=?U+n(Ar,g)R?T§2.5相變化過程

相變焓相變焓與溫度的關(guān)系1.相變焓

相：系統(tǒng)內(nèi)性質(zhì)完全相同的均勻部分相變化：系統(tǒng)中同一種物質(zhì)在不同相之間的轉(zhuǎn)變。

水蒸氣

液態(tài)水冰1.相變焓相變焓：物質(zhì)在恒溫恒壓下發(fā)生相變時對應(yīng)的焓變。恒溫恒壓，無非體積功Qp=H，即相變熱等于相變焓

B()B()(恒溫恒壓）

H()H()—摩爾相變焓—比相變焓1.相變焓

摩爾熔化焓：DfusHm----fusion

摩爾蒸發(fā)焓：DvapHm

----vaporize

摩爾升華焓：DsubHm

----sublimation

摩爾轉(zhuǎn)變焓：DtrsHm

----transformation

同一物質(zhì)、相同條件下互為相反的兩種相變過程，其摩爾相變換量值相等，符號相反，即1.相變焓對于始末態(tài)都是凝聚相的恒溫相變過程(熔化和晶型轉(zhuǎn)變)：

V=V2V1≈0

W≈0,Q≈U,U≈H對于始態(tài)為凝聚相，末態(tài)為氣相的恒溫恒壓相變過程(蒸發(fā)和升華)，有：V=V2V1≈V2=Vg

W＝

pV≈

pVg=

nRT

Qp=HU=Q+W=H

nRT習(xí)題2.20P92已知水（H2O,l)在100℃時的飽和蒸氣壓ps=101.325kPa，在此溫度、壓力下水的摩爾蒸發(fā)焓vapH=40.668kJ·mol-1。求在100℃、101.325kPa下使1kg水蒸氣全部凝結(jié)成液體水時的Q、W、U、H。設(shè)水蒸氣適用理想氣體狀態(tài)方程式。習(xí)題2.20P92解：Qp=H=n(vapHm）

=｛1000÷18×40.668｝kJ=2257kJ

U=H

(pV)=H

p(Vl－Vg）

=H+nRT

={2257+1000÷18×8.315(100+273.15)}kJ=2085kJ

W=U

Q=172.2kJH2O(g)1kg100℃

101.325kPaH2O(l)1kg100℃101.325kPa例題在100℃的恒溫槽中有一容積定為50dm3的真空容器，容器內(nèi)底部有一小玻璃瓶，瓶中有液體水50g，水蒸發(fā)至平衡態(tài)，求過程的Q、W、U及H

。

已知：100℃時水的飽和蒸氣壓為101.325kPa，在此條件下H2O的摩爾蒸發(fā)焓為40.668kJ·mol-1。解：n=pV/RT={101325×0.05÷8.315÷373.15}mol=1.633molH=nvapH

=(1.633×40.668)kJ=66.41kJ

U=H－

(pV)=H－nRT={66.41－1.633×8.315×373.15}kJ=61.34kJ由于總過程pamb=0,不做非體積功，則

W=pamb

V=0

Q=U=61.34kJ習(xí)題

2.29P982.29已知100kPa下冰的熔點為0℃,此時冰的比熔化焓△fush=333.3J·g-1。水和冰的平均比定壓熱容cp為4.184J·g-1·K-1及2.000J·g-1·K-1。今在絕熱容器內(nèi)向1kg50℃的水中投入0.8kg溫度為–20℃的冰。求：（1）末態(tài)的溫度；（2）末態(tài)冰和水的質(zhì)量。習(xí)題2.29P98H2O(l)1kg0℃

H2O(l)1kg50℃

(1)H2O(s)0.8kg–20℃

H2O(l)0.8kg0℃

H2O(s)0.8kg0℃

(2)(3)解：習(xí)題

2.29P98過程1Q1=△H1=△U1=m1cp,1△T1

=–｛1000×4.184×50｝J=–209.2kJ過程2Q2=△H2=△U2=m2cp,2△T2

=｛800×2.000×20｝J=32kJ過程3Q3=△H3=△U3=m2△fush=｛800×333.3｝J=266.64kJ習(xí)題

2.29P98由于–Q1>Q2，所以系統(tǒng)的末態(tài)溫度應(yīng)不低于0℃。過程（2）可以進行完全。而–Q1<Q2+Q2

，則過程（3）不可能進行完全，即冰不能完全熔化，故系統(tǒng)末態(tài)溫度應(yīng)不高于0℃。所以，系統(tǒng)末態(tài)的溫度為0℃。

習(xí)題2.29P98水從50℃降溫到0℃放出的熱量Q1，一部分供應(yīng)給冰從–20℃升溫到0℃所需的熱量Q2，一部分使質(zhì)量為m3的冰熔化，即：

Q3’=△H3’

=△U3’

=m3△fush

Q3’+Q2=–Q1

m3=(–Q1–Q2)/△fush=｛(209.2–32)/3333｝g=532g

則剩余的冰為800g–532g=268g

水為1000g＋532g=1.532kg§2.7化學(xué)反應(yīng)焓化學(xué)計量數(shù)反應(yīng)進度摩爾反應(yīng)焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓1.化學(xué)計量數(shù)把任一化學(xué)方程式

aA+bB=yY+zZ

寫成：

0=–aA–bB+yY+zZ

這里B為B組分化學(xué)計量數(shù)，而

A=–a,

B=–b

，

Y=y，

Z=z

如：3H2+N2=2NH3

0=-3H2-N2+2NH3

(H2)=－3,(N2)=－1,(NH3)=2

如：3/2H2+1/2N2=NH3

0=-3/2H2-1/2N2+NH3

(H2)=－3/2,(N2)=－1/2,(NH3)=1

同一化學(xué)反應(yīng)，方程式寫法不同，同一物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)不同。1.化學(xué)計量數(shù)2.反應(yīng)進度（extentofreaction

）引進反應(yīng)進度的定義為：

和

分別代表任一組分B在起始時刻和t時刻的物質(zhì)的量。設(shè)某反應(yīng)單位：mol反應(yīng)進度反映化學(xué)反應(yīng)進行的程度。2.反應(yīng)進度（extentofreaction

）引入反應(yīng)進度的優(yōu)點：在反應(yīng)進行到任意時刻，可以用任一反應(yīng)物或生成物來表示反應(yīng)進行的程度，所得的值都是相同的，即：例如：

注意:同一化學(xué)反應(yīng)寫法不同則值不同。同一化學(xué)反應(yīng)用不同反應(yīng)物表示時，其值相同。3.摩爾反應(yīng)焓

反應(yīng)焓rH是指在一定溫度壓力下化學(xué)反應(yīng)過程中的焓變（生成產(chǎn)物的焓與反應(yīng)掉反應(yīng)物的焓之差）。如反應(yīng)

aA+bB=yY+zZ

rH＝－nAH*m(A)–nBH*m(B)+nYH*m(Y）+nzH*m(Z）

摩爾反應(yīng)焓：完成一個進度的反應(yīng)焓，即反應(yīng)焓與反應(yīng)進度變之比

rHm＝rH/xx=-nA/A=-

nB/B=nY/Y=nZ/ZrHm＝＝rH/x=AH*m(A)+BH*m(B)+YH*m(Y）+ZH*m(Z）

一化學(xué)反應(yīng)的摩爾反應(yīng)焓等于參加反應(yīng)各物質(zhì)的摩爾焓與其化學(xué)計量數(shù)的乘積之和。使用摩爾反應(yīng)焓時應(yīng)指明化學(xué)反應(yīng)方程式。已知摩爾反應(yīng)焓，求化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)焓。rH=

rHm3.摩爾反應(yīng)焓rH＝－nAH*m(A)–nBH*m(B)+nYH*m(Y）+nzH*m(Z）4.標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓

T,p?2molH2

純理想態(tài)

T,p?1molO2

純理想態(tài)

T,p?2molH2O(l)

純態(tài)+=rH

?m標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：在溫度T和標(biāo)準(zhǔn)壓力p

?（101325Pa）下物質(zhì)所處的特定狀態(tài)。氣