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  • 化学热力学主要解决化学反应两个问题:(1)化学反应中能量是如何转化;(2)化学反应朝着什么方向进行,及其限度如何。(化学反应能否进行以及进行程度)
  • 一:化学反应的自发性 自发反应:在给定条件下能向着一定方向自动进行的反应或过程 外界帮助指的是需要太阳光、通电条件的参与,通常情况下的加热、高温这些条件,不算外界帮助。所以,需要加热、高温的反应算是自发...

    一:化学反应的自发性

    自发反应:在给定条件下能向着一定方向自动进行的反应或过程

    外界帮助指的是需要太阳光、通电条件的参与,通常情况下的加热、高温这些条件,不算外界帮助。所以,需要加热、高温的反应算是自发的,而需要太阳光(主要是光和反应)、通电等条件的反应是非自发的。

    自发反应的特征:

    1反应能否发生自发,与给定的条件有关,比如温度,压强,催化剂等;

    2自发反应的逆过程是非自发的;自发反应与非自发反应均可能进行,但是非自发反应需要借助外力

    3不需要环境对系统做功比如电还有太阳光

    4在一定条件下,自发反应可一直进行到平衡为止,所以自发反应的最大限度就是其平衡状态

    二:熵(shāng)
    1:
    在这里插入图片描述
    :2:
    混乱度:Ω,表示系统内部的质点排列的混乱程度。
    最大混乱度原理:
    系统不仅有趋于最低能量的趋势,而且有趋于最大混乱度的趋势。

    3:
    热力学第二定律:
    指出一切涉及热现象的宏观过程是不可逆的。它阐明了在这些过程中能量转换或传递的方向、条件和限度。 隔离系统中,自发反应一定伴随着熵的增加,即隔离系统的熵总是趋于最大值。——熵增加原理

    4:
    利用熵增加原理我们可以判断隔离系统中发生的过程的方向(不能判断所有,只有部分符合。)
    ΔS系统混乱度的增大或下降值

    在这里插入图片描述

    其中s的绝对值是可以测得的。

    5:热力学第三定律:
    绝对零度时纯物质完美晶体的熵值为0。
    即:S(k,完美晶体)=0

    6:标准摩尔生成熵
    是状态函数
    在这里插入图片描述
    标准状态:pθ为100kpa

    几个注意点:
    在这里插入图片描述

    标准摩尔生成熵与熵不是一个东西!!!在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    由于标准摩尔生成熵的增加量不大,一般在计算时可以忽略不计。

    在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述也就是说:气态的熵大于液态的熵大于固态的熵
    溶液或者混合物的熵大于纯物质的熵;
    都是固体:相对分子质量的熵大于相对分子质量小的熵
    相对分子量相同:结构复杂的分子的熵大于结构简单的固体的熵

    7:热力学理论得出(我也不知道是啥理论)

    从热力学理论得出,等温可逆过程中,ΔS = Qr/T
    Qr为系统吸收或放出的热量。

    对于等温等压或者等温等体积;
    等温等压:ΔS=Qp/T
    等温等积:ΔS=Qv/T

    8:标准摩尔生成熵;
    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述

    也就是先查表,然后乘上计量数,注意计量数的正负号,最后算出结果。

    如下:

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    由于标准摩尔生成熵增加,所以他的混乱度也增加。

    三:Gibbs函数:
    判断一个反应是否为自发,曾经依赖过ΔH,ΔS,认为(ΔH<0)就是自发,ΔS>0就是自发,这两种说法都并不完全对,因为有的方程可以制造他们的矛盾,比如ΔH>0,ΔS>0这样。制造矛盾,因此有了Gibbs函数。
    在这里插入图片描述
    由于H的绝对值不可测,多用ΔG的公式。

    ΔG物理意义
    恒温恒压下,系统吉布斯函数的变化,(-ΔG)等于系统所能做的最大非体积功(Wf),即 -ΔG = Wf

    四:反应自发性判断:
    在这里插入图片描述

    温度对反应自发性的影响:
    ΔH就是反应吸收或放出的热量。
    在这里插入图片描述
    也就是温度视为298.15k来查表,但是后面的T不能当做298.15k

    由于ΔH,ΔS正负未知所以有以下表格再根据Gibbs函数判断是否能够发生自发反应

    在这里插入图片描述
    T转意思是,只有大于或者小于这个温度时,他的Gibbs函数才是<0的然后才可以发生自发反应。具体是小于还是大于要根据ΔH,ΔS的正负

    Tc = ΔH/ΔS
    五:
    标准摩尔生成吉布斯函数在这里插入图片描述

    六:Gibbs函数的第二种计算方法
    第一种是利用与ΔH,ΔS关系公式(在任意温度下)
    第二种就是利用查表

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    第一题:自发溶解,混合混乱度增加。
    第二题:
    标准状态,是在指定温度T和标准压强p下该物质的状态,简称标准态。状态函数中,热力学能U及焓H和吉布斯自由能G等热力学函数的绝对值是无法确定的。为了便于比较不同状态时它们的相对值,规定一个状态作为比较的标准。标准态只规定了压力p,而没有指定温度,所以与温度有关的状态函数的标准状态应注明温度。
    根据公式ΔG=ΔH-TΔS就可以得到焓变和熵变。

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        当丁烷和苏大相混合后产生大量液体,瞬间将处于瓶子下部的苏大液体,从瓶口推了出去,由牛顿第三定律力相互作用,从而喷射飞行。

     

    火箭制造其实只需要两样要素: 喷射物(要被喷射的物体)和把它喷出去的装置。而在常规火箭中,燃料同时扮演了这两种角色。首先燃料被点燃燃烧,产生能量,然后这能量把燃烧反应生成物从火箭的喷嘴喷出从而得到推力。

    什么?如何得到推力?就是说当你推向什么物体时(比方说推进剂),这个物体同时也反过来推了你一把。这就是力的一个基本特性。

    看看,火箭原理不过如此。基于这些,不必费力你就能用一个可乐瓶子做出自己的火箭,而且还有三种不同的方法。

    传统水火箭

    这种火箭即简单又安全。其实就是把水灌到一个瓶子里,不要倒满,剩余一些空气。然后塞好瓶塞,底朝天放好,用气泵增加瓶内空气的气压到一定程度。之后打开瓶塞,瓶内的空气把水推出瓶子,水火箭就有了推动力。

    在这种情况下,喷射物就是水,而能量来自于压缩空气。这种设计很简单,你可以自己动手试试,或者直接上某宝去买。下面是一个有趣的diy水火箭发射器(慢动作)。

    嘿嘿,这儿还有一个。这是一个老式一体泵火箭发射器。

    还要说一点,就是如果你喜欢的话,可以做更复杂的水火箭。比如:两级水火箭。

    丁烷苏打火箭

    我的同事艾瑞克·布斯(Eric Booth)博士分享了一个视频:一个超级牛的丙烷苏打动力火箭(并不是很确定用的是丙烷还是丁烷)。他说想看看我们够不够牛也能做一个出来,于是我们就做了,呵呵。

    步骤如下:首先,准备一瓶苏打水或苏打饮料,倒一点出来给丁烷腾点地方。接下来,在苏打饮料上方添加丁烷(充气打火机的气…)。丁烷的沸点是-1°C,液态时冰冷异常,而沸点-42°C的丙烷更冷。这类低温液体非常容易沸腾气化,但是当你把它倒到苏打饮料上方时,它们会像油与水一样相互隔离。

    液态丁烷(丙烷)的密度比水轻,所以会稳定的浮在水的顶部。但是当你反转瓶子的时候,一切将会改变。冰冷的丁烷和相对温暖的苏打饮料相混合后会剧烈沸腾,瞬间产生大量的丁烷气体。由于这些丁烷气体的体积远远超过它在液态时的体积,所以瞬间它就将处于瓶子下部的苏打饮料从瓶口推了出去。

    这就是你要的丁烷苏打火箭。在这里苏打饮料是喷射物,而膨胀的丁烷气体将它推出了瓶子。我非常粉这种火箭,原因就是发射简单,你要做的就是轻轻的转过来,不要拿太紧,就刚刚悬住能发射且不会掉下去那样就行,很像以前的二踢脚。这是另一个发射的慢动作。

    还是要提个醒……其实就是你最好还是别自己玩这个了。首先,因为丁烷这个东西是易燃的(或者说是可燃的,随便怎么说吧)。其次吧,丁烷超级低温的,有可能会造成皮肤冻伤。最后吧,塑料饮料瓶子还有可能爆炸,尤其是它温度低时。这些都可能造成非常严重的后果。

    可是就非得用苏打饮料么?就不能用水么?答案是 No!看看把苏打饮料换成水会发生什么吧。

    我猜原因是在水中丁烷的气化没有在苏打饮料中那么快。大概是碳酸化和沸腾同时进行的原因吧。哪位大神来开个博士课题研究下吧。

    液氮水火箭

    嘿嘿,如果你手头上木有丁烷的话,还有种方法,你可以用液氮呀!

    开玩笑啦,哈哈。通常情况下绝大多数人是无法弄到液氮的(但我能能能…)。液氮和丁烷之间存在着一个巨大的差异——就是沸点。液氮的沸点更低,达到-196°C。正因它如此高冷,所以在与室温下的水接触时,液氮能做到丁烷做不到的剧烈沸腾。因此你不但不需要丁烷甚至连苏打饮料都不需要了。除此之外,其他都和丁烷苏打火箭一模一样。

    在我眼中,液氮火箭要比什么丁烷苏打火箭猛得多。这可能是因为它制作较后者简单(一旦你有了液氮,嗯),而且主要是飞的更高。不过还是要小心,别倒太多液氮,不然会这样。

    ……看来还是液氮没有那么容易能搞到的好,呵呵。虽然各有不同,但其实这三种火箭的原理一致—都不过是把物质从底部喷出来获得向上的推升力。不过如果你真想试试,我觉得还是来个传统水火箭,或者建个两级的水火箭靠谱点。

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    垃圾焚烧发电的基本原理及流程
    垃圾焚烧发电是一种对城市垃圾进行高温热化学处理的技术,将垃圾作为固体燃料送入炉膛内燃烧,在850~1100℃的高温条件下,垃圾中的可燃成分与空气中的氧进行剧烈的化学反应,释放出热量并转化为高温的燃烧气和少量性质稳定的固定残渣。
    当垃圾有足够的热值时,垃圾能靠自身的能量维持自燃,而不用提供辅助燃料。在高温焚烧中产生的热能转化为高温蒸气,推动涡轮机转动,使发电机产生电能。性质稳定的残渣可直接填埋处置。经过焚烧处理,垃圾中的细菌、病毒能被彻底消灭,各种恶臭气体能得到高温分解,烟气中的有害气体经处理达标后排放。
    垃圾由运输车运至焚烧厂,经地磅称重后,开至卸料门,卸到垃圾坑。垃圾吊车将垃圾送入给料斗,并送入炉内,在焚烧炉内燃烧。送风机的入口与垃圾坑连通,这样可将垃圾的臭味送入燃烧温度约850~1100℃的焚烧炉内进行热分解,变为无臭气体。
    垃圾焚烧发电系统燃烧的火焰及高温烟气,经自然循环锅炉,产生高温蒸汽,为汽轮发电机组提供汽源。锅炉、汽轮发电机组由中央控制室集中控制和监视。燃烧完的炉渣落入出渣装置,经冷却后的炉渣转运到制砖厂综合利用。预处理电除尘器系统收集的飞灰不属危险废弃物,收集后转运到水泥厂或搅拌站等处综合利用。
    半干式烟气净化装置收集的飞灰属危险废弃物,输送到固化车间,经水泥固化养护后,运输至填埋场安全填埋。垃圾渗滤液经处理后,达标排放。经处理的烟气指标达到环保要求,由引风机送入烟囱排出。

    请咨询:https://www.zhinengdianli.com/zidonghua/fadianchang/94.html

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  • 报道了采用CVD方法制备Mo2C膜方法,在实验上证实了Mo2C膜的化学反应机制包括Mo(CO)6分解和Mo碳化两个过程,根据自由能极小原理对薄膜中各组分含量与沉积温度关系作了计算,计算值变化趋势与测量值基本一致...
  • 揭示了培养学生工程思维能力的内涵,包括化学反应器中工程因素的提炼与概括,归纳了工程开发过程中必须遵循的基本原理和一般思路,提出了提高课堂教学效果的相关建议。
  • 质量流量计基本原理

    2020-10-13 16:23:02
    在工业生产过程中,有时需要测量流体的质量流量,如化学反应的物料平衡、热量平衡、配料等,都需要测量流体的质量流量。质量流量是指在单位时间内,流经封闭管道截面处流体的质量。用来测量质量流量的仪表统称为质量...

    质量流量计结构原理
    在工业生产过程中,有时需要测量流体的质量流量,如化学反应的物料平衡、热量平衡、配料等,都需要测量流体的质量流量。质量流量是指在单位时间内,流经封闭管道截面处流体的质量。用来测量质量流量的仪表统称为质量流量计。
    质量流量计由传感器,变送器及数字指示累积器等三部分组成。传感器根据科里奥利效应制成的,由传感管、电磁驱动器、和电磁检测器三部分组成。电磁驱动器使传感器以其固有频率振动,而流量的导入使u形传感器在科氏力的作用下产生一种扭曲,在它的左右两侧产生一个相位差,根据科里奥利效应,该相位差与质量流量成正比。电磁监测器把该相位差转变为相应的电平信号送入变送器,经滤波、积分、放大等电量处理后。转变成与质量成正比的4-20mA模拟信号和一定范围的频率信号两种形式输出。
    质量流量计的测量原理以牛顿第二运动定律为基础F=ma,式中  F-流体作用力; m-被测介质质量; a-加速度。
    当流体通过两个平行的测量管时,会产生一个与流速方向横向的加速度及相应的科里奥利力,该力使测量管振荡而发生扭曲,这一扭曲现象被称之为科里奥利现象。
    根据牛顿第二运动定律,测量管扭曲量的大小是完全与流经测量管的质量流量的大小成正比的。当流体流过测量管时,流体就会受到科里奥利力的作用,测量管里流体所受科里奥利力的反作用,产生进口和出口的相位差。当流体为零时,测量管在固有频率下振动,测量管不产生扭曲,流体进口和出口的相位差为零。当有流体流经测量管时进口处管子振动减速,出口处管子振动加速,进口与出口产生相位差。当质量流量增加时该相位差也增加。通过安装于进口和出口测量管上电磁信号检测器可测得相位差。
    质量流量计的特点:
    对示值不用加以理论的或人工经验的修正;
    输出信号仅与质量流量成正比例,而与流量的物性(如温度、压力、粘度、密度雷诺数等)无关;
    与环境条件(如温度、湿度、大气压等)无关;
    只需检测、处理一个信号(即仪表的输出信号),就可进行远传和控制;
    只需一个变量对时间进行积分,所以流量的积算简单等等。

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  • 传感器原理

    千次阅读 2010-07-29 09:17:00
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空空如也

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化学反应的基本原理