第一章热学与能源.ppt

绪论 化学是研究和创造物质的科学，同工农业生产 和国防现代化，同人民生活和人类社会等都有 非常密切的关系。 化学是一门中心性的、实用的和创造性的科 学，主要是研究物质的分子转变规律的科学。 化学与数学、物理一起属于自然科学的基础课。 1. 化学的定义与分支学科 2. 化学的地位和作用 3. 学习的目的、内容和要求 目录 1.1 反应热的测量 1.2 反应热的理论计算 1.3 常见能源及其有效与清洁利用 1.4 清洁能源与可持续发展 选读材料 核能 Ⅰ. 核燃料和核能的来源 Ⅱ. 核电的优势与发展趋势 本章小结 1 .1 反应热的测量 2. 相 3. 状态与状态函数 状态函数的性质 描述状态或热力学状态的物理量称为状态函数。如T、P、V、U（热力学能）、H（焓）、G（吉布斯函数）、S（熵）等。仔细分析这些性质就会发现，它们有的值与物质量有关，有的具有加和性，有的无加和性。状态函数按其性质可分为两类： 广度性质和强度性质 可逆过程中的每一步都接近于平衡态，可以向相反的方向进行，从始态到终态，再从终态回到始态，系统和环境都能恢复原状。 实际过程都是不可逆过程。可逆过程是一种理想的过程，是一种科学的抽象。 5. 化学计量数 6. 反应进度 1.1.2 反应热的测量 （1）反应热的实验测量方法 弹式热量计中环境所吸收的热可分为两部分： （1）加入的吸热介质（水）所吸收 （2）金属容器等钢弹组件所吸收 前一部分的热以q(H2O)表示，由于是吸热，用正号表示，即 示例 （2）热化学方程式 1.2 反应热的理论计算 1.2.1 热力学第一定律 1. 热力学能 2. 热 3. 功与体积功 4. 体积功w体的计算 5. 理想气体的体积功 1. 2. 2 化学反应的反应热与焓 1. 焓 2. 定容反应热与定压反应热的关系 3. 盖斯定律 盖斯定律示例 1.2.3 反应标准摩尔焓变的计算 2. 标准摩尔生成焓 3. 标准摩尔焓变及测定 4. 反应的标准摩尔焓变的计算 标准摩尔反应焓变计算示例 注意事项 1.3 常见能源及其有效与清洁利用 1.3.1 世界能源的结构与能源危机 2. 世界能源的结构和消耗 3. 能量消耗前六名的国家 4. 能源危机 1.3.2 煤炭与洁净煤技术 1. 煤炭的成分与热值 2. 洁净煤技术 1.3.3 石油和天然气 1. 石油燃料产品 2. 天然气 3. 沼气和生物质能 4. 可燃冰—未来的新能源 1.3.4 煤气和液化气 1.4 清洁能源与可持续发展 1.4.1 能源开发与可持续发展 1.4.2 氢能 1. 氢气的制取 2. 氢气的储运 1.4.3 太阳能 1. 转换为热能 2. 转换为电能 3. 转换为化学能 选读材料 核能 Ⅱ. 核电的优势与发展趋势 图1.12 秦山核电厂外景 热力学能的组成部分和波谱分析概要* 波谱分析概要* 本章小结 了解若干热力学基本概念（如状态函数、热力学标准态、反应进度、焓等）和定容热效应q的测定; 理解热化学定律及其应用；掌握反应的标准摩尔焓变的近似计算； 了解能源的概况和我国能源的特征，及可持续发展战略。 为计量方程中的系数，对反应物取负值，生成物取正值。 在标准压力 和反应温度时（通常为298.15 K） 解：从手册查得298.15K时Fe2O3和Al2O3的标准摩尔生成焓分别为–824.2和–1675.7kJ·mol-1。 例1.4 试计算铝热剂点火反应的 反应计量式为： 物质的聚集状态，查表时仔细 应用物质的标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓时需要注意 公式中化学计量数与反应方程式相符 数值与化学计量数的选配有关； 温度的影响 思考：正反应与逆反应的反应热的数值相等，符号相反。对吗？ 答：对。这 也是热化学定律的重要内容。 附例1.4 设反应物和生成物均处于标准状态，计算1mol乙炔完全燃烧放出的能量。 解：从手册查得298.15K时，各物质的标准摩尔生成焓如下。 226.73 0 -393.509 -285.83 能源是自然界中为人类提供能量的物质资源。 思考：能源对于人类的重要性，为什么能源科学被列为当今社会的三大支柱之一。 能源是当今社会的三大支柱（材料、能源、信息）之一。 能源是我们赖以生存的重要物质基础。 1.能源的分类 激光 太阳能、地热、风能、海洋能 非燃料能源 人工沼气、氢能 核能 燃料能源 新能源 电力、蒸汽、热水 水能 非燃料能源 煤气、焦碳、成品燃油、液化气、酒精 煤炭、石油、天然气、生物质能 燃料能源 常规能源 二次能源 一次能源 利用状况 使用 性质 形成条件 表1.2 能源的分类