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热力学能

更新时间:2023-10-31 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

公式原理播报yeA物理好资源网(原物理ok网)

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构想向一个系统供水,系统的气温就要上升,这表明,系统的内能降低了,其降低的量其实就等于系统吸收的热量:△U=Q;在构想对一个系统做功,系统的内能也降低了,其降低量其实就等于环境向他做的功:△U=W;若即向系统做功,又向系统供水,系统内能的降低量等于环境向他做的功,系统内能的降低就等于吸收的热量与环境向系统做功的总和:△U=Q+W。yeA物理好资源网(原物理ok网)

系统与环境的能量交换的方向可以倒过来,系统吸热、系统向环境做功或则系统即向环境吸热又向环境做功或则,系统向环境吸热的同时环境向系统做功,或环境向系统供水的同时系统向环境做功呢?这个关系时都同样创立。其实,这个关系式概括了一个客观事实:能量及不可能无缘无故地形成,也不会无缘无故地消失,只会从一种方式转变为另一种方式,这就是热力学第一定理,因此下式被称为热力学第一表达式:yeA物理好资源网(原物理ok网)

以上剖析表明,热力学定理是对客观事实进行概括得出的推论。yeA物理好资源网(原物理ok网)

比如:在298.15K下按方程式yeA物理好资源网(原物理ok网)

发生1mol反应,是难以估算热量的,由于没有给定从始态(反应物)到终态(生成物)两个状态的体温、体积和压力等状态函数。倘若给定终态气温仍为298.15K,即发生等温过程,还不能回答,要看系统的容积或压力是否改变。假如再给定始态和终态系统的容积不变,即反应在一个刚性器壁的容器里进行,即发生等温等容过程,我们能够进行实际测定和理论估算。yeA物理好资源网(原物理ok网)

可以通过实验来测定反应热效应。测定等温等容反应热效应使用的实验仪器称作“燃烧弹”(又叫氧弹,因燃烧一般指物质与氧反应)。燃烧弹是一个封闭系统,当用电热丝触发反应发生(电热丝共给的能量因相比与反应发生放出的能量变化太小,可忽视不计),系统的气温迅速下降,设燃烧弹具有刚性壁,体积一定,系统与环境之间没有发生功交换,若系统体温恢复到298.15K,在等温等容下物理反应的内能变化就完全以热的方式传递给环境。于是可得到:yeA物理好资源网(原物理ok网)

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分子热运动_分子热运动_分子热运动yeA物理好资源网(原物理ok网)

式中Q的下标“V”是表明这些热效应是在系统发生等容过程是测定的,这些热效应称为等容热效应。这个算式表明:当物理反应在等温等容下发生,系统与环境没有功交换(包括膨胀功和有用功),反应热效应等于反应前后系统的热力学能(内能)的变化量。yeA物理好资源网(原物理ok网)

经测定,发生上述1mol反应,yeA物理好资源网(原物理ok网)

=-240.580kJ/mol(单位中加了“/mol”是表示按上述物理方程式发生1mol反应释放的热量)。因此,我们用下式来表示这个反应的内能变化:yeA物理好资源网(原物理ok网)

(298.15K)=-240.580kJ/molyeA物理好资源网(原物理ok网)

符号yeA物理好资源网(原物理ok网)

(298.15K)中的下标“r”是反应()的意思,“m”是发生1mol反应(molar)的意思,上标“”表明反应是在热力学标准状态(state)下进行的,括弧内给出了这个等温过程的体温,因此符号的全名应当是标准摩尔反应的能量变化,或反应内能变化。yeA物理好资源网(原物理ok网)

分子热运动_分子热运动_分子热运动yeA物理好资源网(原物理ok网)

诺燃烧弹内发生一个放热反应,上式同样创立,所不同的是>0。也就是说,当系统恢复到反应前的气温时,系统要从环境吸收相当于反应物弄成生成物内能减低的热量。反正,物理反应的热力学能变化(内能变化)的具体数值是与物理方程式一一对应的,所谓“对应”,除了指发生哪些反应,并且指如何书写物理方程式。[1]yeA物理好资源网(原物理ok网)

内能改变播报yeA物理好资源网(原物理ok网)

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影响内能的诱因有体温、物体内部分子的多少、种类、结构、状态等。yeA物理好资源网(原物理ok网)

做功和传热能改变热力学内能。yeA物理好资源网(原物理ok网)

外界对物体做功分子热运动,或则物体从外界吸收热量,物体的内能降低;反之分子热运动,物体对外界做功,或则物体向外界放出热量,物体的内能减低。常见的对物体做功的四种方式:①压缩容积,物体的内能降低,如打气筒打气;②摩擦生热,物体的内能降低,例钻木取火;③锻打物体,物体内能降低,如发令炸雷;④拧弯物体,物体的内能降低,如来回多次拧弯金属丝。yeA物理好资源网(原物理ok网)

做功和传质yeA物理好资源网(原物理ok网)

具体改变途径如图1所示yeA物理好资源网(原物理ok网)

图1yeA物理好资源网(原物理ok网)

不同方式的能量(如内能和机械能、化学能和内能)之间可以互相转化。[2]yeA物理好资源网(原物理ok网)

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