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均相封闭系统热力学原理及其应用

2012-01-29 15:02阅读:
在物理化学中,可由热力学第一定律和第二定律来求ΔU(ΔH), ΔS。
热力学第一定律:
封闭体系: 均相封闭系统热力学原理及其应用(3-1)
稳流体系: 均相封闭系统热力学原理及其应用(3-2)
热力学第二定律: 
均相封闭系统热力学原理及其应用(3-3)
存在的问题: ΔU(ΔH), ΔS的精确性却取决于实验测定,而实验测定很难得到一个准确的结果。
解决方案 : 对于封闭体系而言,由热力学第一定律可知:
均相封闭系统热力学原理及其应用(3-4)
对于一个微小过程: 均相封闭系统热力学原理及其应用
(3-5)
根据膨胀功的定义: 均相封闭系统热力学原理及其应用(3-6)
根据热力学第二定律: 均相封闭系统热力学原理及其应用(3-7)
代入式(3-5)得:
均相封闭系统热力学原理及其应用(3-8)
同理:
H=U+PV—→ 均相封闭系统热力学原理及其应用
A=U-TS—→ 均相封闭系统热力学原理及其应用
G=H-TS—→ 均相封闭系统热力学原理及其应用
适用范围:只有体积功存在的封闭系统。在符合封闭系统的条件下(即组成不变),热力学基本关系式能用于解决两个不同相态间性质变化,如纯物质的汽化过程。
推导示例
推导步骤:
1.U=U(S,V)
2. 均相封闭系统热力学原理及其应用
3.根据热力学第一定律: 均相封闭系统热力学原理及其应用
根据对应项相等原则:
均相封闭系统热力学原理及其应用, 均相封闭系统热力学原理及其应用
4.全微分二次偏导与顺序无关,则:
均相封闭系统热力学原理及其应用
即: 均相封闭系统热力学原理及其应用
以此类推: 均相封闭系统热力学原理及其应用
均相封闭系统热力学原理及其应用
均相封闭系统热力学原理及其应用
推荐记忆法:
均相封闭系统热力学原理及其应用
其中,顺②=逆①时, 均相封闭系统热力学原理及其应用带“-”号
焓和熵的计算式
推导 均相封闭系统热力学原理及其应用均相封闭系统热力学原理及其应用的计算公式的一般步骤:
1.任意设关系。------依题意,根据经验得出一推导简便的关系式
2.利用全微分性质的公式过渡。
3.用Maxwell关系式或热力学第一定律进行变换。
4.根据不同情况,运用数学知识变换。
此时有两条经验:
①下标为P.V的 均相封闭系统热力学原理及其应用, 均相封闭系统热力学原理及其应用, 均相封闭系统热力学原理及其应用的偏导数,常与 均相封闭系统热力学原理及其应用均相封闭系统热力学原理及其应用有关。
②下标为H,U,S,A,G的偏导数,一般应先利用偏微分转换公式换去下标为H,U,S,A,G的偏导式,然后再进行推导。
转换公式: 均相封闭系统热力学原理及其应用
经典范例:
1.:
证明:设H=H(T. P)
均相封闭系统热力学原理及其应用
均相封闭系统热力学原理及其应用
均相封闭系统热力学原理及其应用
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下面就要找出 均相封闭系统热力学原理及其应用的关系,即要找出dH与dP的关系式。
据式(2-42)即: 均相封闭系统热力学原理及其应用
均相封闭系统热力学原理及其应用
再由Maxwell关系式可知:
均相封闭系统热力学原理及其应用
均相封闭系统热力学原理及其应用
均相封闭系统热力学原理及其应用
2. 均相封闭系统热力学原理及其应用
证明:设S=S(T. P)
全微分: 均相封闭系统热力学原理及其应用
注意: 均相封闭系统热力学原理及其应用的下标为“P”,求 均相封闭系统热力学原理及其应用则注意与 均相封闭系统热力学原理及其应用的联系,也就是要找dS与dH的关系。
根据: 均相封闭系统热力学原理及其应用
均相封闭系统热力学原理及其应用
均相封闭系统热力学原理及其应用
又根据Maxwell关系式可知:
均相封闭系统热力学原理及其应用
均相封闭系统热力学原理及其应用
均相封闭系统热力学原理及其应用
总结:已知物质的PVT关系和 均相封闭系统热力学原理及其应用均相封闭系统热力学原理及其应用,可求其热力学函数的变化。
课后练习:
1. 均相封闭系统热力学原理及其应用
2. 均相封闭系统热力学原理及其应用
3. 均相封闭系统热力学原理及其应用
1.逸度的求法:
⑴图解积分法--------用P-V-T数据通过作图求面积得出。
⑵解析法--------状态方程法
⑶普遍化法
2.逸度系数的求法:
⑴ 从状态方程计算逸度系数:
以R—K方程为例:
公式: 均相封闭系统热力学原理及其应用
注意此公式的使用条件:
①恒T, 均相封闭系统热力学原理及其应用
均相封闭系统热力学原理及其应用
③式中所有性质均是所求状态下的性质
⑵从对比态原理计算逸度系数。
均相封闭系统热力学原理及其应用
φ是Pr和Z的函数,问题转向Z 。
求Z的普遍化方法中有两参数法和三参数法。
(Ⅰ)两参数法:
根据上式作图,只要给定Tr和Pr的值,再查图就可读出 均相封闭系统热力学原理及其应用的值,从而得出 均相封闭系统热力学原理及其应用
(Ⅱ)三参数法:
均相封闭系统热力学原理及其应用
例题3-3 从逸度的性质计算液体水在303.15K和在下列压力下的逸度。(a)饱和蒸汽压;(b)1Mpa;(c)10Mpa(303.15K时,水的饱和性质是, 均相封闭系统热力学原理及其应用=4246Pa, 均相封闭系统热力学原理及其应用=1.0043cm3·g-1=0.00001808m3·mol-1,它们是从附录C-1查到的,也能从Antoine和Rackett方程计算)。
解:从式(3-44)计算逸度,需要水的状态方程,在此从逸度的性质来计算。系统的状态可以表示在例图3-1上。
(a)由于

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