热效应实验结果的分析

热效应实验

热效应实验仪包括热机和热泵。当作为热机时，来自热端的热的热量被用来作功，从而有电流流过负载电阻，由此可以得到热机的实际效率和理论最大效率。当作为热泵时，将热量从低端传到热端，从而可以得到热泵实际性能系数和理论最大系数。

热效应实验仪基本元件是被称为帕尔帖器件的热电转换器。为了模拟热学教材中具有无限大热池和无限大冷池的理论热机，帕尔帖器件的一端通过向冷池加冰保持低端温度不变，而帕尔帖器件的另一端利用加热器电阻保持热端温度稳定。 1. 历史背景

把热能转换为电能的所谓电热效应的发展已有一个半世纪的历史。这是与温度梯度的存在有关的现象，其中重要的是温差电现象。但是，由于金属的温差电动势很小，只是在用作测量温度的温差电偶方面得到了应用。半导体出现后，发现它能得到比金属大得多的温差电动势，在热能与电能的转换上，可以有较高的效率。因此，在温差发电、温差致冷方面获得了发展。

1821年，德国物理学家塞贝克发现不同金属的接触点被加热时，产生电流，这个现象被称之为塞贝克效应，这就是热电偶的基础。

然后在1834年帕尔帖发现了塞贝克效应的逆效应，即当电流流过不同金属的接点时，有吸热和放热现象，取决于电流流入接点的方向。

现在，使用Pn结实现塞贝效应，

化学反应热效应的测定实验

一、实验要求

⒈学会测定化学反应热效应的一般原理和方法，测定锌与硫酸铜反应的热效应。 ⒉学习准确浓度溶液的配制方法。

⒊掌握利用外推法校正温度改变值的作图方法。 二、实验原理

对一化学反应，当生成物的温度与反应物的温度相同，且在反应过程中除膨胀功以外不做其它功时，该化学反应所吸收或放出的热量，称为化学反应热效应。若反应是在恒压条件下进行的，则反应的热效应称为恒压热效应Qp，且此热效应全部增加体系的焓（ΔH），所以有 ΔH = Qp

式中ΔH为该反应的焓变。对于放热反应ΔrHm为负值，对于吸热反应ΔrHm为正值。

例如，在恒压条件下，1mol锌置换硫酸铜溶液中的铜离子时，放出216.8 kJ的热量，即

Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu ΔrHm=–216.8 kJ·mol-1

测定化学反应热效应的基本原理是能量守恒定律，即反应所放出的热量促使反应体系温度的升高。因此，对上面的反应，其热效应与溶液的质量（m）、溶液的比热（c）和反应前后体系温度的变化（ΔT ）有如下关系 Qp = - (cmΔT+KΔT)

式中K为热量计的热容量，即热量计本身每升温1度所吸收的

实验10 探究电流的热效应（或焦耳定律）

典例 （2011年中考·广西崇左卷）小明和小红想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。两瓶煤油中温度计可以显示煤油的温度。

(1)根据 法的研究思想，应该使这两个烧瓶中煤油的质量相等。

(2)小红问小明：“打开水龙头就可以得到水，干嘛不用水代替煤油？”对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为最合理的是 。

A．因为煤油有颜色便于观察 B．因为煤油有比较大的热值

C．因为煤油有比较小的密度 D．因为煤油有比较小的比热容

(3)实验中，小明和小红发现烧瓶B中温度计的示数升高的快。这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越 ，产生的热量越多。

(4)小红把实验装置作了一些改动：在相同的烧瓶A、B中装满煤油，用细玻璃管代替温度计做实验，当煤油温度上升时，会看到细玻璃管内的液面明显上升。下列实验中也用到这种思想和方法的是 。

A．将不同的电阻丝分别接到同一

1

1.5 化学反应热效应的计算

1.5.1 状态函数法计算恒压与恒容反应热——赫斯（Hess）定律

不管恒压或恒容化学反应是一步完成还是分几步完成，它们的热效应相同。这就是赫斯定律，其本质为状态函数法。如：

1Na(s)?Cl2(g)?NaCl(s)

2

是下面三个反应之和：

（1）

??H298??411.00kJ?mol-1

Na(s)?H2O(l)?NaOH(s)?

1 H2(g) 2 （2）

??H298??140.89kJ?mol-1

1 1

H2(g)?Cl2(g)?HCl(g) 22

（3）

??H298??92.31kJ?mol-1

2O(l) HCl(g)?NaOH(s)?NaCl(s)?H

（4）

??H298??177.80kJ?mol-1

第一个反应的热效应也是后三个反应的热效应之和：

－411.00=(－140.89)+(－92.31)+(－177.80)

赫斯定律是赫斯在1840年从实验中总结出来的，当时热力学第一定律还未发现。热力

学第一定律发现之后，这个定律就成了热力学第一定律的必然结果了，因恒压热效应?H和恒容热效应?U都是状态函数，它们只与体系的始末态有关，而与具体途径无关。

教学目标：掌握短路电流热效应和电动力效应的实用计算。 重点：短路电流的效应实用计算方法。 难点：短路电流的效应计算公式。 一、短路电流电动力效应

1.电动力：载流导体在相邻载流导体产生的磁场中所受的电磁力。

当电力系统中发生三相短路后，导体流过冲击短路电流时必然会在导体之间产生最大的电动力。 2．电动力的危害：引起载流导体变形、绝缘子损坏，甚至于会造成新的短路故障。 3．两平行导体间最大的电动力

载流导体之间电动力的大小，取决于通过导体电流的数值、导体的几何尺寸、形状以及各相安装的相对位置等多种因素。

（N）

式中：i1 、i2—通过两根平行导体的电流瞬时最大值，A； L—平行导体长度，（m）； ɑ—导体轴线间距离，（m）； Kf—形状系数。

形状系数Kf：表明实际通过导体的电流并非全部集中在导体的轴线位置时，电流分布对电动力的影响。 实际工程中，三相母线采用圆截面导体时，当两相导体之间的距离足够大，形状系数Kf取为1；对于矩形导体而言，当两导体之间的净距大于矩形母线的周长时，形状系数Kf可取为1。

电动力的方向：两

教学目标：掌握短路电流热效应和电动力效应的实用计算。 重点：短路电流的效应实用计算方法。 难点：短路电流的效应计算公式。 一、短路电流电动力效应

1.电动力：载流导体在相邻载流导体产生的磁场中所受的电磁力。

当电力系统中发生三相短路后，导体流过冲击短路电流时必然会在导体之间产生最大的电动力。 2．电动力的危害：引起载流导体变形、绝缘子损坏，甚至于会造成新的短路故障。 3．两平行导体间最大的电动力

载流导体之间电动力的大小，取决于通过导体电流的数值、导体的几何尺寸、形状以及各相安装的相对位置等多种因素。

（N）

式中：i1 、i2—通过两根平行导体的电流瞬时最大值，A； L—平行导体长度，（m）； ɑ—导体轴线间距离，（m）； Kf—形状系数。

形状系数Kf：表明实际通过导体的电流并非全部集中在导体的轴线位置时，电流分布对电动力的影响。 实际工程中，三相母线采用圆截面导体时，当两相导体之间的距离足够大，形状系数Kf取为1；对于矩形导体而言，当两导体之间的净距大于矩形母线的周长时，形状系数Kf可取为1。

电动力的方向：两

化学反应原理·化学反应与能量变化

知识点总结一·化学反应中的热效应

一、化学反应的焓变

1.反应热与焓变

（1）反应热：化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同时，所吸收或放出的热量称为化学反应的反应热。

（2）焓与焓变

①焓是与物质内能有关的物理量。常用单位：，符号： H

②焓变(ΔH)：在条件下，化学反应过程中吸收或放出的热量称为化学反应的焓变。符号：，单位：或

表1-1 反应热与焓变的关系 —— 反应热 焓变 不同点 概 念 化学反应释放或吸收的热量 化学反应中生成物的总焓与反应物的总焓之差 “+”表示反应吸热；“-”表示反应吸热 可以通过实验直接测得，也可以利用已知数据和盖斯定律通过计算求得 “+”“-” 相同点 的意义 数据来源 联 系 在恒温恒压条件下进行的化学反应，其热效应等于反应的焓变，如敞口容器中进行的化学反应 2.放热反应和吸热反应： 表1-2 放热反应和吸热反应的比较 定义 能量变化 与化学键的关系 表示方法 放热反应 在化学反应过程中，热量的反应 E反应物E生成物，能量的过程 吸热反应 在化学反应过程中，热量的反应 E反应物E生成物，能量的过程 ?H = 反应物的键能总和 - 生成物的键能总和 生成

2012高二化学反应原理 课时练习

化学反应中的热效应基础练习

高二( )班 学号 姓名 一、选择题(第小题均只有一个选项符合题意)

1.目前世界上最重要的矿物燃料是 A．水煤气 B．CO C．石油 D．天然气 2. 下列反应中，即属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是 A.Ba(OH)2.8H2O与NH4Cl反应 B.铝与稀盐酸

C.灼热的炭与CO2反应 D.甲烷与O2的燃烧反应 3. 下列说法正确的是

A．反应条件是加热的反应都是吸热反应 B．化学反应除了生成新的物质外，通常放出大量热 C．物质燃烧一定是放热反应 D．放热的化学反应不需要加热就能发生 4. 质量相同的氢气分别与足量的氧气点燃充分反应，在（1）生成液态水，（2）生成水蒸气两种情况下

A、

化学反应热效应练习题

1、下列说法不正确的是（ ）

A．化学反应可分为吸热反应和放热反应

B．化学反应的实质是旧键的断裂与新键的生成

C．化学反应中的能量变化都是以热能的形式表现出来 D．放热反应发生时不需加热 2．下列说法正确的是

A.化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化 B.反应物的总能量高于生成物的总能量时发生吸热反应 C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl 的反应是放热反应 D.木炭在氧气中的燃烧是吸热反应 3．下列说法正确的是

A.若氢气和氧气化合是放热反应，则水电解生成氢气和氧气是吸热反应 B.需要加热才能进行的反应是吸热反应

C.反应放出热量的多少与反应物的质量和状态无关

D.对放热反应A+B→C+D ，A、B的能量总和大于C、D的能量总和 4．下列反应属于放热反应的是 A.氢气还原氧化铜

B.NH4Cl晶体和Ba（OH）2 ·8H2O混合搅拌 C.氢氧化钾和硫酸中和

D.碳酸钙高温分解成氧化钙和二氧化碳 5．下列说法错误的是

A.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因

B.放热反应和吸热反应决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小 C.化学反应中能量变化,通常主要表现为热量的变化------放

教材：《普通化学》 (第五版)浙江大学普通化学教研组编

王明华 徐端钧 周永秋 张殊佳 修订高等教育出版社，北京 出版年：2002年7月

绪 论化学是一门既古老又年轻的科学。

化学是研究和创造物质的科学，同工农业生产和 国防现代化，同人民生活和人类社会等都有非常密 切的关系。 化学是一门中心性的、实用的和创造性的科学， 主要是研究物质的分子转变规律的科学。 化学与物理一起属于自然科学的基础学科。研究现状(2000年) 化合物>2000万种 时间分辨率：1 fs 空间分辨率：0.1nm 分析所需最小量：10-13ug。2

化学的定义与分支学科定义：化学是在原子和分子水平上研究物质的组成、结构 和性质及其变化规律和变化过程中能量关系的科学

化学的分支学科 无机化学：无机物 有机化学：碳氢化合物 及衍生物 分析化学：测量和表征 物理化学：所有物质系统 高分子化学：高分子化合 物 若干新分支：环境化学、 核化学等等3

COOH O C CH3 O2-(乙酰氧基)苯甲酸。 分子式：C9H8O4

阿司匹林 AspirinTablets

分子量：180.16

H2N N

N N NH 2

NH 2三聚氰胺 (Melamine)

三嗪类含氮杂环有机化合物，重要