余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性。

博文

可逆原电池热力学计算

已有 860 次阅读 2022-8-14 17:51 |系统分类:观点评述

       本文拟结合热力学基本方程及具体实例,剖析可逆原电池热力学计算的一般规律.

       例1[1]. 在298.15K,100kPa下,Zn(s)与CuSO4溶液的置换反应在电池中进行,做出最大功为200kJ,并放热6kJ. 试计算该过程的ΔU、ΔH、ΔG、ΔA、ΔSWVWTWW、和WY.

  1. 热力学基本方程

    本题依据为热力学基本方程[2],具体参见如下式(1)、(2)、(3)及(4).

    dU=T·dS-p·dVW'                     (1)

    dH=T·dS+V·dpW'                    (2)

    dG=-S·dT+V·dpW'                   (3)

    dA=-S·dT-p·dVW'                    (4)

    另对于热力学元熵过程:

       δQT·dS                                       (5)

       δWV≡-p·dV                                  (6)

       δWW=S·dT                                   (7)

       δWY=-V·dp                                  (8)

       δWT≡-pe·dV                                 (9)

 2. 例题解析

     依题:由式(3)、(7)及(8)可知恒温恒压下,ΔG=W' =-200kJ·mol-1δWW=S·dT=0δWY=-V·dp=0 

    另由式(5)可知Q=T·ΔS=-6kJ·mol-1

    ΔS=Q/T=-6×103/298.15=-20.12(J·mol-1·K-1)

     原电池反应:Zn(s)+CuSO4(aq)=Cu(s)+ZnSO4(aq)

     恒温恒压条件下,由式(6)及(9)可得:WV=WT=Δ(-pV)=Δ(-nRT)=-Δn·RT=0

     由式(1)可得:ΔU=Q+WV+W'                      (10)

     将已知数据代入式(10)可得:ΔU=-6+0-200=-206(kJ·mol-1

     由式(2)可得:ΔH=Q+W'                             (11)

     将已知数据代入式(11)可得:ΔH=-6-200=-206(kJ·mol-1

     由式(4)可得: ΔA=WV+W'                      (12)

     将已知数据代入式(12)可得: ΔA=W' =-200kJ·mol-1

 3. 结论

     ⑴WV=WT=WW=WY=0;

     ⑵ΔUH=-206kJ·mol-1, ΔGA=W'=-200kJ·mol-1;  ΔS=-20.12J·mol-1·K-1

     ⑶准静态过程假说使原电池热力学计算变得生动起来.

参考文献

[1]沈文霞. 物理化学核心教程(第二版).北京:科学出版社, 2009:108.

[2]余高奇. 热力学第一定律研究.http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666. 2021,8.




https://blog.sciencenet.cn/blog-3474471-1351158.html

上一篇:简单换热过程的热能(TS)衡算
下一篇:原电池热力学与电动势温度系数
收藏 IP: 39.154.141.*| 热度|

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (1 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2022-10-1 23:15

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部