熱力學(xué)第一定律
化學(xué)試劑,九料化工商城 / 2020-12-11
熱力學(xué)第一定律是大量經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)(這是許多科學(xué)定律形成的一般特點(diǎn))尤其是，沒有一個(gè)人曾經(jīng)制成能夠作功而不消耗燃料的水動(dòng)機(jī)，由于所有憑空產(chǎn)生能量的企圖均告破滅，這一希望被放棄了.現(xiàn)在，這種經(jīng)驗(yàn)已作為一個(gè)定律表示如下：
熱力學(xué)第一定律:能量既不能創(chuàng)生，也不能消滅.
(現(xiàn)在我們已熟核能，因此必須這樣來理解“能”的概念:“能“是包含量因素的，通過E=Cm2表現(xiàn)出來.)
功和熱
在解釋熱力學(xué)第一定律時(shí)應(yīng)該記住以下幾點(diǎn):能量可以轉(zhuǎn)移進(jìn)體系或從體系轉(zhuǎn)移出去，體系是我們所指定的物質(zhì)的某一部分.在實(shí)驗(yàn)室里，它可能是指燒瓶中的樣品.物質(zhì)的其余部分稱為環(huán)境，通常意味著水浴或大氣.對(duì)體系作功是傳遞能量的方法之一例如，強(qiáng)烈地動(dòng)盛水的容器可以把能量傳給其中的水(其結(jié)果是水溫升高).用已知輸出功率的電動(dòng)機(jī)或連接攪拌器的下落重物，可以很容易地測(cè)出作功的量，比如，為了把500cm3的水從20℃升高到25℃，需要傳入10.4kJ的能量這相當(dāng)于一個(gè)100W的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行104S(因?yàn)?J=1W?S)或讓一個(gè)質(zhì)量為10kg的重物跌落106m(因?yàn)楣?mgh，g是重力加速度，9.81m?s-2).
傳遞能量的另一種方法是傳熱。例如，要使盛水的容器升高相同的溫度(因而傳遞相同的能量)，可以在水中裝入加熱器，并產(chǎn)生10.4k的熱(相當(dāng)于用100W的加熱器加熱104s).
功和熱是向體系傳入或由體系傳出能量的兩種基本方式可以認(rèn)為體系是一個(gè)能庫，這個(gè)能庫可用兩種方式流通能量:作功或傳熱但當(dāng)這種流通是在率內(nèi)進(jìn)行時(shí)，這些能量便作為儲(chǔ)備能簡(jiǎn)單地儲(chǔ)著，并可用任意一種方式收回隔離體系就象一個(gè)關(guān)門的庫房，沒有功或熱的交換。塞緊的保溫真空瓶就是一個(gè)例子.
對(duì)體系作功所傳遞的能量寫作w通常以焦(J)或千焦(kJ)表示)因此，如果我們對(duì)體系作功傳人10kJ的能量，就寫成w=+10kJ.相反如果體系自身對(duì)外作了1okJ的功，我們便說W=-10kJ，因?yàn)轶w系對(duì)外界作功耗掉了10kJ的能量.
以熱的形式傳遞的能量寫作q，同樣以焦或千焦表示。這樣，如果以熱的形式傳給體系10kJ的能量，我們就寫:q=+10kJ.如果從體系傳出相同的熱量;則寫成:q=-10kJ,負(fù)號(hào)表示體系消耗能量.
現(xiàn)在，第一定律可以用代號(hào)和來表示。我們假設(shè)體系的能量即它的內(nèi)能為當(dāng)能量以功或熱的形式轉(zhuǎn)移時(shí)，內(nèi)能的變化寫成△，則內(nèi)能的變化如下:△U=q+w
因此，如果以作功的方式對(duì)體系傳入250kJ的能量(w=250kJ)，與此同時(shí)，體系對(duì)環(huán)境放出150kJ的熱能(q=150kJ)?則內(nèi)能的總變化是△U=+100kJ這一過程的總結(jié)果，使能庫的儲(chǔ)備增加了100kJ，這些能量被儲(chǔ)著，直至下一個(gè)過程再以熱或功的形式取用之（九料化工http://yuehuifs.cn/）.
內(nèi)能和焓
假設(shè)能量以熱的形式傳給盛于敝口容器中500cm3的水，這時(shí)“較熱的”(即達(dá)到較高溫度的)水稍為膨脹。當(dāng)水膨脹時(shí)便將大氣推開如圖9-1.這種推動(dòng)意味著體系對(duì)環(huán)境作功換句話說，當(dāng)以熱的形式對(duì)一個(gè)在大氣中口的體系傳入能量時(shí)體系的能量變化并非簡(jiǎn)單地△U=q，因?yàn)樗瑫r(shí)損失一些能量一一推開大氣作了功。自動(dòng)地計(jì)入這個(gè)損失以后的量就是焓，H，焓是這樣定義的:當(dāng)在恒壓下以熱的形式向體系傳入能量q時(shí)，焓的變化恰好等于q:
△H=q;q是恒壓下傳逆的熱.
當(dāng)在恒容條件下向體系傳遞同樣的能量而體系不對(duì)外界作功時(shí)，其內(nèi)能的變化便恰好等于q:
△U=q:q是恒容下傳遞的熱.
△H和△U之間的差別以圖9-2說明通常在恒壓下傳遞能量時(shí)產(chǎn)生的體積變化很小，因此以功的形式耗掉的能量也很小，故△H與U幾乎相等，可是，對(duì)于那些包含氣體的反應(yīng)，往往使體積變化很大，因而對(duì)環(huán)境作了大量的功，所以它們的△H互和△U可能有顯著的差異(每摩爾反應(yīng)物幾千焦).
在化學(xué)上，主要涉及恒壓下的能量傳遞，因此我們著重注意的變化一我們了解反應(yīng)時(shí)發(fā)生的變(例如，利用本章后面表中給出的資料)我們便可推斷當(dāng)反應(yīng)在恒壓下發(fā)生時(shí)需要吸收或放出的熱能.
相關(guān)文章：
熱化學(xué)方程式與蓋斯定律http://yuehuifs.cn/article.php?id=600
.jpg)
閩ICP備15011996號(hào)-4
|
閩公網(wǎng)安備35040002000218號(hào)
|