マインドマップギャラリー 熱力学の第一法則
物理化学の第 6 版、熱力学の第一法則は、熱力学におけるエネルギー保存の法則の現れとしても知られており、熱力学系の内部エネルギーの変化は、熱力学系から熱力学系に伝達される熱量に等しいと述べています。外界と外界によって加えられる熱量の合計。
2024-11-16 20:58:20 に編集されましたThis template shows the structure and function of the reproductive system in the form of a mind map. It introduces the various components of the internal and external genitals, and sorts out the knowledge clearly to help you become familiar with the key points of knowledge.
This is a mind map about the interpretation and summary of the relationship field e-book, Main content: Overview of the essence interpretation and overview of the relationship field e-book. "Relationship field" refers to the complex interpersonal network in which an individual influences others through specific behaviors and attitudes.
This is a mind map about accounting books and accounting records. The main contents include: the focus of this chapter, reflecting the business results process of the enterprise, the loan and credit accounting method, and the original book of the person.
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熱力学の第一法則
基本的な概念と用語
システムと環境
・孤立系:系と環境の間で物質やエネルギーの交換が存在しない。
·閉鎖システム: システムと環境の間でエネルギー交換は行われますが、物質交換は行われません。
·開放系:系と環境の間で物質とエネルギーの交換が行われます。
ステータスとステータス関数
状態関数の特性
・①系の状態の微小な変化による状態関数 X の変化は、総微分 dX で表現できる
·②システムの状態aから状態bへの変化△X=Xb-Xaは、開始状態と終了状態にのみ関係しており、変化の経路や経験とは何の関係もありません。
状態関数の分類
・大量:物質の量に比例する性質(n、V、U、Sなど)
・強度量:物質の量に依存しない性質(T、p、ρなど)
平衡状態
·熱平衡、システムは単一の温度を持ちます。
·力のバランス、システムは単一の圧力を持ちます
·相平衡、系内の物質はある相から別の相に移動しない
・化学平衡、系内の化学平衡が停止した
・プロセスとアプローチ
仕事と暑さ
ワーク(W)
·環境がシステム上で動作する場合、W>0
·システムが環境に働きかけるとき、W
・仕事の定義は δW=-Fdl=-pamb-dV
・定外圧工程 W=-pamb・△V
ホット(Q)
·システムは環境から熱を吸収します、Q>0
·システムは熱を環境に放出します、Q
・熱力学的エネルギー
熱力学の第一法則
熱力学の第一法則
·エネルギーは薄い空気から生成したり破壊したりすることはできず、ある形から別の形に変換することしかできません。
閉鎖系の熱力学と第一法則の数学的形式
・△U=QW
・微小プロセスの場合、dU=δQ δW
ジュール実験
·理想気体の場合、熱力学エネルギー U は温度 T のみの関数です、(aU/aV)F=0
定体積熱、定圧熱およびエンタルピー
定体積熱 (Qv)
・定容状態では、Qv=△U、δQ=dU
定圧熱とエンタルピー
・定電圧時、W volume =-pamb-(V2-V1)=p1V1-p2V2
・非体積仕事量が0の場合、Qp=(U2 p2V2)-(U1 p1V1)
・H=U pV・Qp=△H、δQp=dHとします(定圧または等圧のプロセスに適用され、非体積仕事は0です)
モル熱容量
一定体積におけるモル熱容量 (Cv,m)
・Cv,m=1/n(δQv/dT)(単位:J・mol-1・K-¹)
・物質量 n の系が一定体積の単純な pVT 変化を起こす場合: Qv=△U=nʃT2 T1Cv,mdT(△U=Qv)
・一定体積がない場合、 △U=n∫T2 T1Cv,mdT(ΔU≠Qv)
定圧でのモル熱容量 (Cp,m)
・Cp,m=1/n(δQp/dT)
·物質量 n の系は定圧で単純な pVT 変化過程を経ます、Qp=△H=n∫T2 T1Cp,mdT
材料の量が n のシステムでは、非一定圧力による単純な pVT 変更プロセスが実行されます。
·①理想気体 H=U nRT,△H=n∫T2 T1Cp,mdT
・②凝縮物(液体または固体の物質をいう)、△U=△H=n∫T2 T1Cp,mdT
Cp,mとCv,mの関係
理想気体の場合、Cp,m-Cv,m=R
・単原子理想気体:Cv,m=3/2R、Cp,m=5/2R
・二原子理想気体:Cv,m=5/2R、Cp,m=7/2R
・多原子理想気体:Cv,m=3R、Cp,m=4R
・凝縮性物質の場合、Cv,mとCp,mはほぼ等しいと考えられます。
Cv,m(Cp,m)はTによって変化します
平均モル熱容量
・Cp,m=Qp/(n(T2-T¹))=JCp,m dT/(T2-T1)
相変化エンタルピー
・モル相変化エンタルピー
温度の関数としてのモル相変化エンタルピー
・△rHm(T)=△Hm(T0) ʃT2 T1[Cp,m(β)-Cp,m(α)]dT
化学反応のエンタルピー
・反応進行度:ξ=ΔnB/vB(同じ化学反応であれば、各成分が表す化学反応進行度は同じ)
・モル反応エンタルピー
標準反応モルエンタルピー
・気体:任意の温度T、圧力pθ=100kPaであり、理想気体の純粋な気体の状態を示す。
・液体または固体:任意の温度および圧力において純粋な液体または純粋な固体の状態 pθ=100kPa標準圧力
・Qp,mとQv,mの関係
標準モル反応エンタルピーの計算
・標準モル生成エンタルピー(ΔfHmθ):ΔrHmθ=Σ[vBΔfHmθ(B)]
・標準燃焼モルエンタルピー(ΔcHmθ):ΔrHmθ=Σ[vBΔcHmθ(B)]
・温度TによるΔrHmθの変化—キルヒホッフの公式
ΔrHmθ(T)= ΔrHmθ(298.15K) ΔrCp,m(T-298.15K)
可逆プロセスと可逆ボリューム作業
・可逆プロセス
・可逆体積仕事の計算
①理想気体定温可逆体積仕事 WT,r:WT,r=nRTln(V1/V2)=nRTln(p2/p1)
②理想気体の断熱可逆体積仕事 Wa,r
i. 理想気体の断熱可逆方程式
T1/T2=(V1/V2)γ-1 または TVγ-1=一定
T1/T2=(p1/p2)(γ-1)/γ または Tp(γ-1)/γ=定数 γ=Cp,m/Cv,m を理想ガス熱容量比といいます。体内への断熱可逆プロセス
p1/p2=(V1/V2)γ または pVγ=定数
ii.理想気体断熱可逆体積仕事 Wa,r
Wa,r=ΔU=nRTCv,m(T2-T1)
スロットル拡張とジュールトムソン実験
・ジュール・トムソン実験
・絞り膨張の熱力学的特性
ジュールトムソン係数(スロットル膨張係数):μJ-T=(аT/аp)H
μJ-T>0、ガスの絞りと膨張により冷凍効果が生じる
μJ-Tガスは絞りと膨張後に発熱効果を発生