热力学平衡

热力学平衡

第19卷第6期 中国有色金属学报 Vol.19 No.6 The Chinese Journal of Nonferrous Metals 2009年6月 Jun. 2009

文章编号：1004-0609(2009)06-1155-07

Zn(Ⅱ)-Glu2 -CO32 -H2O体系热力学平衡分析

杨天足，任 晋，刘伟锋，窦爱春，刘 伟，张杜超

(中南大学 冶金科学与工程学院，长沙 410083)

摘 要：针对碱式碳酸锌(2ZnCO3·3Zn(OH)2)在L-谷氨酸一钠溶液中的热力学行为，根据配位化学理论绘制谷氨酸根(Glu2 )和碳酸根(CO32 )在溶液中的形态分布图；根据双平衡法理论研究Zn(Ⅱ)-Glu2 -CO32 -H2O体系中Zn(Ⅱ)的配合平衡热力学，并绘制L-谷氨酸一钠浓度在0~5 mol/L范围和pH在7~14范围内变化时的热力学平衡图，研究L-谷氨酸一钠浓度、pH值和游离碳酸根离子浓度对L-谷氨酸一钠浸出碱式碳酸锌的影

第二讲 化学热力学与化学平衡

一、基础知识点 1. 焓与焓变

（1）热力学第一定律：（2）焓： 热力学把 焓变：

定义为焓

例1 1g火箭燃料肼在氧气中完全燃烧（等容），放热20.7kJ（273.15K），求1mol肼在该温度下完全燃烧的内能变化和等压反应热

2. 生成焓，熵，自由能

标态（100kPa）和T（K）下，由稳定单质生成1mol化合物（或不稳定态单质或其他形式）的焓变称为该物质在T（K）时的标准生成焓

标态下，1mol某物质的熵值叫做标准熵（

（kJ/mol）

）

）（J/mol

标态（100kPa）和T（K）下，由稳定单质生成1mol化合物（或不稳定态单质或其他形式）的自由能变化值称为该物质在T（K）时的标准生成自由能

G：吉布斯自由能 G = H - TS ?Gm < 0 反应右向自发进行； ?Gm = 0 反应达平衡； ?Gm > 0 反应左向自发进行

3. 化学平衡

可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的反应。

（kJ/mol）

化学平衡：正逆反应速度相等时，体系所处的状态称为化学平衡。 （1）建立平衡的前提：封闭体系、恒温、可逆反应；

（2）建立平衡的条件：正逆反应

热力学第一定律习题：

1. 封闭系统过程体积功为零的条件是( )。 封闭系统过程的ΔU=0的条件是( )。 封闭系统过程的ΔH=0的条件是( )。

封闭系统过程ΔU=ΔH的条件：(1)理想气体单纯pVT变化过程：( )；

(2)理想气体化学变化过程：( )。

2. 一定量理想气体节流膨胀过程中：μJ-T＝( )；ΔH=( )； ΔU=( )； W＝( )。

某状态下空气经过节流膨胀过程的Δ(pV)＞0，则μJ-T ( )；ΔH ( )； ΔU ( )。(判断大于0、等于0还是小于0.)

3. 一定量的单原子理想气体某过程的Δ(pV)＝20kJ，则此过程的ΔU=( )kJ， ΔH=( )kJ。

4. 绝热恒容非体积功为0的系统，过程的??H/?p?V,Q?0?( )。 5. 在300K及常压下，2

2 热力学第一定律

本章学习要求：

1．掌握热力学的基本概念，重点掌握状态函数的特点。

2．明确热力学能（U）和焓（H）都是状态函数，热（Q）和功（W）都是与过程相关的物理量。

3．初步掌握用状态函数分析和处理问题的方法。 4．理解可逆过程与最大功的概念。

5．掌握热力学第一定律的表述与数学表达式，学会计算理想气体单纯状态变化过程、相变、化学变化过程的△U、△H、Q及W。

6．理解反应进度与反应热效应的概念，掌握热力学第一定律与黑斯定律的关系，能熟练地应用黑斯定律由生成热与燃烧热计算常温下的反应热。 7．学会应用基尔霍夫定律计算不同温度下的反应热。

在生产实践与科学研究中，我们常碰到这样一些问题：一个物理或化学过程发生后能量得失关系如何？是吸热还是放热？一个新的制备方案能否实现？如何反映最佳反应条件？在一定条件下反应的最高产量可达多少？热力学就是解决这些关系的。

热力学是研究能量互相转换所遵循规律的科学。将热力学基本原理用来研究化学现象以及与化学有关的物理现象就是化学热力学。它的主要内容是利用热力学第一定律计算化学反应的热效应；利用热力学第二定律解决化学反应的方向与限度以及与平衡有关的问题。

热力学两个定律在化学过程以及与化学有关的物理过程中

2 热力学第一定律

本章学习要求：

1．掌握热力学的基本概念，重点掌握状态函数的特点。

2．明确热力学能（U）和焓（H）都是状态函数，热（Q）和功（W）都是与过程相关的物理量。

3．初步掌握用状态函数分析和处理问题的方法。 4．理解可逆过程与最大功的概念。

5．掌握热力学第一定律的表述与数学表达式，学会计算理想气体单纯状态变化过程、相变、化学变化过程的△U、△H、Q及W。

6．理解反应进度与反应热效应的概念，掌握热力学第一定律与黑斯定律的关系，能熟练地应用黑斯定律由生成热与燃烧热计算常温下的反应热。 7．学会应用基尔霍夫定律计算不同温度下的反应热。

在生产实践与科学研究中，我们常碰到这样一些问题：一个物理或化学过程发生后能量得失关系如何？是吸热还是放热？一个新的制备方案能否实现？如何反映最佳反应条件？在一定条件下反应的最高产量可达多少？热力学就是解决这些关系的。

热力学是研究能量互相转换所遵循规律的科学。将热力学基本原理用来研究化学现象以及与化学有关的物理现象就是化学热力学。它的主要内容是利用热力学第一定律计算化学反应的热效应；利用热力学第二定律解决化学反应的方向与限度以及与平衡有关的问题。

热力学两个定律在化学过程以及与化学有关的物理过程中

工程热力学实验 一、热力设备认识

（时间：第7周周二3、4节；地点：工科D504）

一、实验目的

1. 了解热力设备的基本原理、主要结构及各部件的用途；

2. 认识热力设备在工程热力学中的重要地位、热功转换的一般规律以及热力设备与典型热力循环的联系。

二、热力设备在工程热力学课程中的重要地位

工程热力学主要是研究热能与机械能之间相互转换的规律和工质的热力性质的一门科学，这就必然要涉及一些基本的热力设备(或称热动力装置)，如内燃机、制冷机、藩汽动力装置、燃气轮机等。了解这些热力设备的基本原理、主要结构、和各部件的功能，对正确理解工程热力学基本概念、基本定律十分必要。工程热力学中涉及的各循环都是通过热力设备来实现的，如活塞式内燃机有三种理想循环：定容加热循环、定压加热循环和混合加热循环；蒸汽动力装置有朗肯循环；燃气轮机有定压加热循环和回热循环；制冷设备有蒸汽压缩制冷循环、蒸汽喷射制冷循环等。卡诺循环则是由两个定温和两个绝热过程所组成的可逆循，具有最高的热效率，它指出了各种热力设备提高循环热效率的方向。因此，对这些热力设备的工作原理和基本特性有一个初步了解，对一些抽象概念有一个感性认识，能够加深对热力学基本定律的理解，掌握一些重要问题(如可逆和不可

化 工 大 课程论文

课程名称：高等化工热力学任课教师：密建国

专 业：化学工程与技术班 级： 姓 名： 学 号：

北 京 学

活性炭吸附储氢过程的热力学分析

摘要

储氢过程中热效应的不利影响是氢气吸附储存应用于新能源汽车需要解决的关键问题之一。文章首先介绍了活性炭吸附储氢过程的热力学分析模型,包括吸附等温线模型,吸附热的热力学计算以及气体状态方程。对吸附等温线模型的研究意义及选取、吸附过程中产生吸附热的数值确定方法、不同储氢条件下气体状态方程的适用性及选取进行了探讨。 关键词:活性炭;吸附;储氢;热力学

第一章 绪论 1.1研究背景及意义

1.1.1研究背景

氢能,因其具有众多优异的特性而被誉为21世纪的绿色新能源。首先,氢能具有很高的热值,燃烧1kg氢气可产生1.25x106 kJ的热量,相当于3kg汽油或4.5kg焦炭完全燃烧所产生的热量;其次,氢燃烧释能后的产物是水,对环境友好无污染,是绿色清洁能源;此外,氢是宇宙中最丰富的元素,来源广泛,可通过太阳能、风能、地热能等自然能分解水而产生,为可再生能源,不会枯竭。当前,世界上许多国家都在加紧部署实施氢能战略,迎接氢经济时代的到来,如美国针对规模制氢的Future

(一)单项选择题

1．下列哪一项不是与系统发生作用的外界 A．功源 B．热源 C．质源 D．工质

2．热力学一般规定，系统从外界吸热为 ，外界对系统做功为 A．正／负 B．负／负 C．正／正 D．负／正 3．把热量转化为功的媒介物称为

A．功源 B．热源 C．质源 D．工质 4．工质热力学能中的哪个是比体积的函数

A．平动动能 B．转动动能 C．振动动能 D．内势能

5．工质流经开口系统时存在流动功，流动功 (压力与比容的乘积) 状态参数

A．是 B．不是 C．不一定是 D．有时是 6．把热能转化为机械能， 通过工质的膨胀来实现 A．可以 B．只有 C．无法 D．不一定 7．气体的热力学能包括分子具有的

A．移动动能 B．转动动能 C．振动动能 D．A+ B+ C 8．国际单位制中比焓的单位是

A．kg／cm2 B.kJ／kg C.kJ/m3 D.kJ/K 9．国际单位制中比熵的单位是

A．kg／cm2 B. kJ／(kg·K) C.kJ/m

电熔镁砂热回收热量引用计算公式说明

本课题主要研究熔坨高温回收利用，众所周知，物体能量传递主要以热传导、对流换热、辐射三种方式进行传递。本课题主要涉及到熔坨自身热传导，气体对物体表面对流换热传导过程。物体能量主要是以物体温度作为表征，其中还有化学能、汽化热能等其它不以温度为表征的能量。在本课题能量传递过程中共涉及到熔坨非稳态导热过程，空气与熔坨间的对流放热过程，热空气与矿石原料对流换热过程和矿石原料加热过程，

一、 在热工过程热平衡计算中应用了热力学第一定律（即能量

守恒定律），其表达式根据能量守恒定律得知，熔坨的放出热量等于空气的得热；热空气放热等于矿石原料的热量（其中含有矿石原料的分解热），并考虑到系统的热损失。

二、 在热量传递过程采用熔坨非稳态热传导（熔坨自身传热）

放热和矿石原料非稳态传到加热计算；空气与熔坨和热空气加热矿石原料的对流换热计算公式（即牛顿冷却或加热公式）。

三、 任何物质在高于绝对零度的温度下，必然具有热能，其能

量值与物质的比热容、物质质量、物质所具有的温度有关。据此计算熔坨的总能量，整个放热期间终了时刻的能量。整个吸热过程终了时刻物质所具有的热能（含化学分解热能）。根据能量传递过程中的热量计算工序所要求的矿石原料加热量

习题讨论课1

主要内容：

1、热力学第一定律

2、理想气体u、h、s等的计算 3、理想气体热力过程

第二章 热力学第一定律

热力学第一定律的表达形式 闭口系统： q??u?w2

q??u??pdv 12 q?cv0(T2?T1)?pdv 1?开口系统：

?Q?dEcv??Wnet

?h?c2/2?gz?mout out

?h?c2/2?gz?minin

2

q??h?vdp

1 1q??h??c2f?g?z?ws 22

q?cp0(T2?T1)?vdp

1

??????一、利用热力学第一定律分析问题：

1、工质吸热后，体积一定膨胀，对否? (定容过程)

2、对理想气体加热，其温度下降的过程是不可能存在的，对否？ (1

二、构成循环有以下4个过程，求不同过程的Q、W。 填充下表空格

过程 1—2 2—3 3—4 4—1 Q（KJ） 42 -105 250 -63 解：根据： Q??U?WdU?0

三、选择与外界无功量交换的闭口系统分析问题：

W（ kJ） 0 147 61 -84 △U （ kJ） 42 -252 189 21 ? 例1：图示绝热容器，有隔板将其分为容积相等的两部分。A中有空气，B为真空。 已知：