【物理化学】2-04热容,恒容变温过程、恒压变温过程

1、2-4 热容，恒容变温过程、恒压变温过程热容，恒容变温过程、恒压变温过程1. 定容摩尔热容定容摩尔热容定容摩尔热容定容摩尔热容CV . m: 1mol物质在物质在恒容且非体积功为零恒容且非体积功为零的的条件下条件下, 仅因温度升高仅因温度升高1K所需吸收的热所需吸收的热. (单位单位 J mol1 K1)热容是基础热数据之一热容是基础热数据之一, 用来计算用来计算单纯单纯pVT过程过程的热量的热量. )( )(dd,变变化化恒恒容容pVTTfTQCmVmV 因因 dQV = dU , 有有(单纯单纯pVT变化变化) 2(n, CV , m恒定恒定)2. 定压摩尔热容定压摩尔热容定压摩尔热容定压

2、摩尔热容Cp. m: 1mol物质在物质在恒压且非体积功为零恒压且非体积功为零的条的条件下件下, 仅因温度升高仅因温度升高1K所需吸收的热所需吸收的热. (单位单位J mol1 K1)( )(dd,变变化化恒恒压压pVTTfTQCmpmp (单纯单纯pVT变化变化) (n, Cp, m恒定恒定)因因 dQp = dH, 有有对一定量的对一定量的理想气体理想气体或或凝聚态物质凝聚态物质的的任意任意pVT变化变化, 有有:TnCppHTTHHpTfHpTpdddd ),(m, 在非恒容或非恒压条件下在非恒容或非恒压条件下, U Q , H Q. 如如: 压缩绝压缩绝热气缸内的理想气体热气缸内的理想

3、气体, Q = 0; 而而 T 0, U 0, H 0.一个十分常见的一个十分常见的错误错误是是: 将上两式运用于包含理想气体将上两式运用于包含理想气体的的相变相变或或化学变化化学变化过程过程, 因因恒温恒温, 得得 U = 0！ H = 0 ！O理想气体理想气体的内能和焓与的内能和焓与 p 和和 V无关无关, 而仅取决于而仅取决于 T 的的变化变化:TnCVVUTTUUVTfUmVTVdddd ),(, 特别提醒特别提醒！5O凝聚态物质凝聚态物质具有难压缩性具有难压缩性, 其体积受压力和温度的影其体积受压力和温度的影响一般可忽略响一般可忽略(近似看作恒容近似看作恒容); 压力对内能和焓等性压

4、力对内能和焓等性质的影响一般也可忽略质的影响一般也可忽略(近似看作恒压近似看作恒压).3. Cp , m与与CV , m的关系的关系同一物质在同温下的同一物质在同温下的Cp , m与与CV , m是不相等的是不相等的. VpVpTUTHCC mmm,m,VpTUTpVU mmm)(VppTUTVpTU mmm再由再由VVUTTUUTVdddmmm 定压下定压下pTVpTVVUTUTU mmmmm代入前式代入前式, 得得解释解释: 恒压下升温恒压下升温K, 物质体积变化物质体积变化 (一般为正值一般为正值), 分子间距增大分子间距增大, 需要消耗比恒容下更多的热量克服分子间需要消耗比恒容下更多的

5、热量克服分子间引力并转变成分子间势能引力并转变成分子间势能 , 同时对环境作同时对环境作体积功体积功 . pTV mpTTVVU mmmpTVp m 理想气体理想气体0mm TVUpRTVp m 凝聚态物质凝聚态物质0m pTV0m,m, VpCC即凝聚态物质的恒容热与恒压热近似相等即凝聚态物质的恒容热与恒压热近似相等.CpCV = nR或或4. 摩尔热容随温度变化的表达式摩尔热容随温度变化的表达式 热容的大小与热容的大小与物种物种及其及其聚集状态聚集状态和和温度温度有关有关. 当当T2T1 = dT 时时, 平均热容即为确定温度平均热容即为确定温度T1或或T2下的真下的真热容热容Cp, m. 当温度范围不大时当温度范围不大时, 平均热容可按如下方法近平均热容可按如下方法近似取值似取值:式中常数式中常数a, b, c, c , d 可由附录或化学化工手册上查得可由附录或化学化工手册上查得. 5. 平均摩尔热容平均摩尔热容例例15 例例16 例例