《物理化學第五版 》-1-6 熱容及其應用_第1頁
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文檔簡介

1熱容與系統(tǒng)升溫條件及所含物質的量有關,熱容區(qū)分為:熱容的單位:J

K-1等容熱容:等壓熱容:2等容摩爾熱容:等壓摩爾熱容:摩爾熱容的單位:J

mol-1

K-13將δQV=dU,δQp=dH代入,可得物理意義:一定條件下,CV是等容條件下,系統(tǒng)的熱力學能隨溫度的變化率,Cp是等壓條件下,系統(tǒng)的焓隨溫度的變化率。4對氣體分別在等容、等壓條件下,單純發(fā)生溫度改變時計算

U、

H均適用。而對液體、固體不分等容、等壓,單純發(fā)生溫度變化時均可近似應用。上式分離變量、移項積分,可得5對于定量、組成不變的封閉系統(tǒng),經驗證明:T、p、V三個變量中任選兩個,可以決定系統(tǒng)的狀態(tài)。例如

U=f

(T,p),那么系統(tǒng)微小的熱力學能變化dU為:6也可以把U看成T、V的函數,即U=f(T,V),那么微小的熱力學能變化dU為:顯然,練一練:如果把H看成T、V的函數,

H=f(T,V),那么dH=?7兩組常用公式(討論pVT變化時常用)由熱容計算

H或

U8應用條件:封閉系統(tǒng)不做非體積功等壓pVT變化,或理想氣體任何pVT變化dU=nCV,mdT應用條件?9二、熱容與溫度關系的經驗式

Cp,m為變量,是溫度的函數,如Cp,m=a+bT+cT2+dT3或Cp,m=a+bT+c′T-2

Cp,m為常量:例:水在273K~373K,Cp,m=75.44J

mol-1

K-1

式中a,b,c,c′,d對一定物質均為常數,可由數據表查得(見附錄IV)。10

如Cp,m(H2O,g,373K~773K)

=[30.0+10.71×10-3(T/K)+0.33×105(T/K)-2]

J

mol-1

K-1表中即11例:

Cp,m=a+bT+cT2如何計算

H?12三、Cp與CV的關系(I)13由U=f(T,V),得等壓下,等式兩邊同除以dT,得代入式(I),得(I)Cp-CV14理想氣體:則Cp-CV=nR或

Cp,m-CV,m=R

(二者之差為常數R)由pV=nRT,得15理想氣體的熱容統(tǒng)計熱力學表明:在溫度不是特別高的條件下,單原子分子理想氣體:雙原子分子(或直線型分子)理想氣體:多原子分子(非線型)理想氣體:16*對于大多數熔融金屬,Cp,m-CV,m=0.87R*對于大多數固體,常溫下:

Cp,m≈

CV,m

溫度升高差值增大(見圖1-7銅的熱容與溫度的關系)17提示:

對實際系統(tǒng),有——物質的體膨脹系數——物質的等溫壓縮率18已知任何物質的

現查得25℃時液態(tài)水的摩爾等容熱容CV,m=75.2Jmol-1K-1,

=2.110-4K-1,

=4.44

10-10Pa-1,而水的摩爾體積Vm=18

10-6m3mol-1。試計算水在25℃的摩爾等壓熱容Cp,m。——引自印永嘉,《物理化學簡明教程(第四版)》第25頁看一看

19解:或者U=H-(pV)=H-p(V2-V1)=H-nR

TQp=

HW=

U-Qp20解:或者H=U+(pV)=U+nR

T等容下W=0Cp,m-CV,m=R=8.3145J·mol-1·K-121四、焓和溫度的關系已知常壓、373K,ΔvapHm(H2O,l)=40600J

mol-1,Cp,m(H2O,l,273K~373K)=75.44J

mol-1

K-1,Cp,m(H2O,g,373K~773K)=[30.0+10.71×10-3(T/K)+0.33×105(T/K)-2]J

mol-1

K-1,H2O(l,273K)——————H2O(g,773K)101325PaΔH=?22H2O(l,273K)H2O(g,773K)

H2O(l,373K)H2O(g,373K)101325Pa等溫等壓可逆相變定壓升溫定壓升溫ΔHΔH3ΔH2ΔH1則ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3解:水等壓下升溫,涉及相態(tài)變化,需設計可逆途徑:2324本節(jié)重點內容及教學基本要求:1、等壓熱容、等容熱容的定義及物理意義;2、能夠計算溫度變化時的ΔH、

U;3、明確公式的適用條件并用于計算理想氣體封閉系統(tǒng)、pVT變化等壓過程凝聚系統(tǒng)p變化不大4、明確公式QV=

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