清华大学：《工程热力学》教学资源（PPT课件）第十二章 化学热力学基础 Chemical Thermodynamics Base（1/3）

第十二 化学热力学基础 Chemical Thermodynamics Base

第十二章 化学热力学基础 Chemical Thermodynamics Base

§12-1概述 应用:化学反应的过程 chemical reaction 动力装置煤、油、天然气的燃烧√ 水处理 化工过程 目的: 热力学基本定律用于化学过程, 研究这些过程能量的转换、平衡 方向性、化学平衡

§12-1 概 述 目的: 动力装置煤、油、天然气的燃烧 应用：化学反应的过程 chemical reaction 水处理 化工过程 热力学基本定律用于化学过程， 研究这些过程能量的转换、平衡、 方向性、化学平衡 √

有化学反应过程的特点 1、质量守恒 Mass balance 无化学反应:物质的种类和数量不变 有化学反应:物质的种类和数量变化 原子数守恒 C4+202=CO+2H2Og) 般式4+bB=c+ 反应物 Reactants生成物 Products a,b,C,d化学计量系数

有化学反应过程的特点 1、质量守恒 Mass balance CH O CO H O 4 2 2 2 ( ) + = + 2 2 g aA bB cC dD + = + a, b, c , d 化学计量系数 无化学反应：物质的种类和数量不变 反应物Reactants 生成物Products 有化学反应：物质的种类和数量变化 原子数守恒 一般式

有化学反应过程的特点 独立变量数 无化学反应:简单可压缩系统,2 有化学反应:独立变量数>2 「力不平衡势 热不平衡势 化学势 Chemical potential

有化学反应过程的特点 2、独立变量数 力不平衡势 热不平衡势 化学势 Chemical potential 无化学反应：简单可压缩系统，2 有化学反应：独立变量数>2

有化学反应过程的特点 3、基本热力过程 无化学反应:(⑦⑦ 有(①+()测固、液燃料的发热量 化 学④)+(测气体燃料的发热量 反(+(S燃气轮机燃烧室 应 ν)+(s)绝热容器

有化学反应过程的特点 3、基本热力过程 T + v T + p p + s v + s 无化学反应： T p v s 有 化 学 反 应 测固、液燃料的发热量 测气体燃料的发热量 燃气轮机燃烧室 绝热容器

§12-2热一律在化学反应系统中的应用 Chemically reacting systems 化学反应系统的热一律表达式 本章只考虑容积变化功,忽略动、位能变化 1、闭口系 Q=△U+W。Q=aU+H aA+bB=cC+dD QHUUR+w 生成物反应物容积变化功

§12-2 热一律在化学反应系统中的应用 一、化学反应系统的热一律表达式 Q U W =  + 本章只考虑容积变化功，忽略动、位能变化 1、闭口系   Q dU W = + Q U U W = − + p R aA bB cC dD + = + 生成物 反应物 容积变化功 Chemically reacting systems

化学反应系统的热一律表达式 闭口系Q = p U+y ν)Q,=Un-UR √)gn=h R 卩)+绝热 R √刀+绝热 H=H R

化学反应系统的热一律表达式 1、闭口系 v Q U U v p R = − p Q H H p p R = − Q U U W = − + p R v + 绝热 U U p R = p + 绝热 H H p R =

化学反应系统的热一律表达式 2、开口系 Q=∑Hm-∑hm+w R p) ut R D)+绝热∑1m=∑h R

化学反应系统的热一律表达式 out in t p R Q H H W = − +   2、开口系 p p out in p R Q H H = −   p + 绝热 out in p R   H H =

化学反应热效应 TThermal effect 当系统经历一个化学反应过程,只作容 积变化功,若所得生成物的温度与反应物温 度相等,这时1kmo主要反应物或生成物所 吸收或放出的热量—反应热效应 CH4+202=CO2+ 2H2O(g) 取1 kmol ch4作为基准 常用定容热效应定压热效应 规定:吸热为正,放热为负

化学反应热效应 Thermal effect 当系统经历一个化学反应过程，只作容 积变化功，若所得生成物的温度与反应物温 度相等，这时1kmol主要反应物或生成物所 吸收或放出的热量 反应热效应 CH O CO H O 4 2 2 2 ( ) + = + 2 2 g 取1kmol CH4 作为基准 常用 定容热效应 定压热效应 规定：吸热为正，放热为负

化学反应热效应 ①+=C=A latm 定容热效应 ①)+①Q=Hn-H1(状态量 latm定压热效应

化学反应热效应 定容热效应 定压热效应 状态量 T + v Q U U v p R = − 1atm T + p Q H H p p R = − 1atm