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文檔簡介
物理化學2023/6/8物理化學II2熵變的計算原則:S大孤立體系=S環(huán)+S體
S體:S=f(狀態(tài)),所以,無論過程如何,設計可逆過程
S體=始終態(tài)
(Q/T)可S環(huán):假定環(huán)境熱容無限大,無論多少熱,
實際過程=環(huán)境可逆過程
S環(huán)=Q實際環(huán)/T環(huán)=-Q實際體/T環(huán)3(一)等溫過程的熵變(1)理想氣體等溫變化對理想氣體恒溫可逆過程物理化學II4(2)理想氣體(或理想溶液)的等溫混合過程,并符合分體積定律,即ABA+B物理化學II2023/6/85環(huán)境的熵變假設熱容無限大,實際=可逆S環(huán)
=-(Q實/T)
(1)向真空膨脹:Q實=U+W=0S環(huán)
=0,S孤
=S體
+S環(huán)
>0
---自發(fā)過程
(2)可逆膨脹:Q可=W可=nRTln(V2/V1)S環(huán)
=-(Q實/T)=-nRln(V2/V1)S孤
=S體
+S環(huán)=0物理化學II2023/6/86體系:設計可逆(逐步加熱)恒壓
恒容
環(huán)境:
(二)變溫過程的熵變物理化學II7解:
S體
=[(CpdT)/T]=(Cp/T
)
dT=[(39.3+0.301T)
/T
]
dT=169.1J/KS環(huán)
=Q環(huán)/T環(huán)=-Q實/T環(huán)
=-(CpdT)/T環(huán)
=[(39.3+0.301T)dT]
/T環(huán)=
-123.2J/KS孤
=S體
+S環(huán)
=45.9J/K>0T環(huán)=600oC;T體=137to600oCCp=39.3+0.301T例:乙苯to苯乙烯,反應前乙苯加熱物理化學II81.先等溫后等容2.先等溫后等壓3.先等壓后等容對物質的量一定從 到 的過程。這種情況一步無法計算,要分兩步計算,有三種分步方法:物理化學II9
絕熱可逆:
Q可=0,S體
=始終態(tài)
(Q設計可/T)=0
S環(huán)
=-Q可/T環(huán)
=012
絕熱不可逆:
Q實
=0,S環(huán)
=-Q實/T環(huán)
=0
S體
=始終態(tài)
(Q設計可/T)=恒溫可逆+絕熱可逆
=nRln(V2/V1)+0S孤
=S體
+S環(huán)
=
nRln(V2/V1)>0物理化學II2023/6/810相變:氣液、氣固、固液等可逆相變和不可逆相變可逆相變:Q可=Q相變
S體
=始終態(tài)
(Q設計可/T)=Q相變/T
S環(huán)
=-Q相變/T
S孤
=S體
+S環(huán)
=0(三)相變過程的熵變物理化學II2023/6/811不可逆相變:設計可逆過程例:-10oC,1mol過冷水變成冰
S體
=?
S1=(Cp,l/T
)
dTS2
=Q相變/T=lsH/TS3=(Cp,s/T
)
dTS體
=S1+S2
+S3
=-20.55J/K
物理化學II2023/6/812S環(huán)
=?S環(huán)
=-Q實/T環(huán)
=-ls,-10H/T環(huán)
(恒壓)ls,-10H=?,設計可逆過程H1=Cp,ldTH2
=Q相變=lsHH3=Cp,sdTls,H-10=H1+H2
+H3
=-5619JS環(huán)
=-ls,-10H/T環(huán)
=21.35J/KS孤
=S體
+S環(huán)
=0.80J/K>0
物理化學II13(四)標準熵值(standardentropy)
規(guī)定在0K時完整晶體的熵值為零,從0K到溫度T進行積分,這樣求得的熵值稱為標準熵。若0K到T之間有相變,則分段計算。已知物理化學II14用積分法求熵值
以 為縱坐標,T為橫坐標,求某物質在40K時的熵值。如圖所示:
陰影下的面積,就是所要求的該物質的規(guī)定熵。物理化學II15圖中陰影下的面積加上兩個相變熵即為所求的熵值。
如果要求某物質在沸點以上某溫度T時的熵,則積分不連續(xù),要加上在熔點(Tf)和沸點(Tb)時的相應熵,其積分公式可表示為:物理化學II2023/6/816由于低溫下熱容無法測定,低于15K時熱容采用德拜熱容理論公式Cp=aT3物理化學II17(五)化學反應的熵變
設計可逆電池,控制反應
dU=Q可+W可
=Q可+(W體積+W電)=Q可
+(?pdV+W電)
Q可+
W電=
U+pdV
Q可+
W電
=U+pV(恒壓)
Q可+
W電
=Hp=Qp
Q可=
Qp?W電
S體
=Q可/T,S環(huán)
=-Qp/TS體=-15.13J/KS環(huán)=727.18J/KZn(s)+Cu2+(a=1)Cu(
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