气体摩尔热容的拓展性教学

物质的摩尔热容是热量传递、熵增、焓变等计算中的重要参数之一。为让学生全面掌握摩尔热容的概念及其计算方法,以气体为例,基于文献调研,对理想气体、范德瓦尔斯气体、昂尼斯气体、雷德利克-邝气体的摩尔热容进行了系统化地归纳分析。利用热力学第一定律及热力学相关公式导出了改进型雷德利克-邝气体的摩尔热容。并对气体摩尔热容与物态方程的内在联系、摩尔定压热容与摩尔定体热容的差别进行了讨论与分析。这些研究结果对气体摩尔热容的拓展性教学及学生的创新性自学具有较好的参考价值。     

2-甲基-2-丁醇的低温热容和热力学性质

本文用精密自动绝热量热仪测定了2-甲基-2-丁醇在80～305 K温区的热容,从热容曲线(Cp-T) 发现三个固－固相变和一个固－液相变, 其相变温度分别为T = 146.355, 149.929, 214.395, 262.706 K。从实验热容数据用最小二乘法得到以下四个温区的热容拟合方程。在80～140K温区, Cp,m = 39.208 + 8.0724X - 1.9583X2 + 10.06X3 + 1.799X4 - 7.2778X5 + 1.4919X6, 折合温度X = (T –110) / 30; 在 155 ～ 210 K温区, Cp,m = 70.701 + 10.631X + 12.767X2 + 0.3583X3 - 22.272X4 - 0.417X5 + 12.055X6, X = (T –182.5) /27.5; 在220 ～ 250 K温区, Cp,m = 99.176 + 7.7199X - 26.138X2 + 28.949X3 + 0.7599X4 - 25.823X5 + 21.131X6, X = (T – 235)/15; 在 270～305 K温区, Cp,m =121.73 + 16.53 X- 1.0732X2 - 34.937X3 - 19.865X4 + 24.324X5 + 18.544X6, X = (T –287.5)/17.5。从实验热容计算出相变焓分别为0.9392, 1.541, 0.6646, 2.239 kJ×mol-1; 相变熵分别为6.417, 10.28, 3.100, 8.527 J×K-1×mol-1。根据热力学函数关系式计算出80～305 K温区每隔5 K的热力学函数值 [HT –H298.15]和 [ST –S298.15]。     

Sm（Val）C13·6H20低温热容及热化学性质

采用精密绝热量热计测定了稀土氨基酸配合物[Sm（Val）C13·6H2O]在80-376K温区的热容,从实验热容值计算出了热力学函数（HT-H298.15和ST-S298.15）。在308K附近,配合物的热容出现一个大的跳跃,可能是其玻璃化转变所致。对该配合物进行热重测试,得到了其可能的分解机理。     

奥古斯特.孔脱：第一流的实验物理学家

奥古斯特．孔脱是１９世纪德国第一流的实验物理学家,他首创测量声速的方法;首测单原子气体的热容比,并最早发现了气体的法拉第效应等,在声学、光学和气体动力学实验研究方面作了诸多重要贡献,创造了许多卓有成交的实验方法,文章就孔脱的生平、业绩、学术思想等作了较为全面的评价。     

Mo纳米薄膜热力学性质的分子动力学模拟

采用改进嵌入原子法(MAEAM),通过经典的分子动力学(MD)模拟计算了高熔点过渡金属体心立方(bcc) Mo块体Gibbs自由能和表面能. 对于纳米薄膜的热力学数据,比如Gibbs自由能等,可以看成是薄膜内部原子和表面原子两部分数据之和,然后根据薄膜的体表原子之比就可以直接计算出总的自由能,并由此可以得到热力学性质与薄膜尺寸及温度的定量关系式. 分别计算了bcc Mo块体及其纳米尺寸薄膜的自由能和热容,结果表明,Mo纳米薄膜的热力学性质具有尺寸效应,并且在薄膜尺寸小于15—20nm时,这种效应变得非常明 关键词： 改进嵌入原子法 Mo纳米薄膜 表面自由能 热容     

尿嘧啶和5-溴尿嘧啶的低温热容

采用综合物性测量系统(PPMS)的热容测量模块在1.9-300 K温度区间内对两种药物中间体(尿嘧啶和5-溴尿嘧啶)的低温热容进行了测量与研究. 结果表明, 在测量温区内两种化合物的低温热容随温度的上升而逐步增加, 无任何热异常现象产生; 在相同温度下, 5-溴尿嘧啶的热容数值始终高于尿嘧啶. 利用低温热容理论模型对热容数据进行了拟合, 并计算得到了0-300 K温区的摩尔熵变、焓变等热力学函数. 此外, 通过热容拟合数据计算得到的尿嘧啶和5-溴尿嘧啶在298.15 K的标准摩尔规定熵分别为(132.48±1.32)和(165.39±1.65) J·K^-1·mol^-1.     

1-乙基-3-甲基咪唑丙氨酸离子液体热力学性质的研究

用中和法合成了氨基酸离子液体1-乙基-3-甲基咪唑丙氨酸([C₂mim][Ala]),并利用恒温环境的溶解反应热量计,在(288.15±0.01) K-(308.15±0.01) K温度范围内每隔5 K,测定不同质量摩尔浓度离子液体在水中的溶解焓(Δ_solH_m^θ).根据Archer的方法,通过线性拟合得到了该离子液体的标准摩尔溶解焓(Δ_sol),并计算了其相对表观摩尔溶解焓(^ΦL).在298.15 K下,根据Glasser经验方法得到了格子能U_POT = 566 kJ·mol^-1,并计算了其阴阳离子水化焓值(ΔH⁺ + ΔH^-) = -620 kJ·mol^-1及阴离子水化焓ΔH^-([Ala]^-) = -387 kJ·mol^-1.此外,估算了[C₂mim][Ala]水溶液的热容(C_p(sol))和表观摩尔热容(^ΦC_p).     

微腔型PCR芯片的多体系集总热容法分析

本文采用多体系集总热容法分析了微腔型PCR芯片的热循环过程,研究了芯片的温度变化规律,并提出了芯片功耗的预测方法。数值模拟表明,多体系集总热容法可以被用来估计微腔型PCR芯片的温度变化,并能够准确地预测芯片所需功耗。     

邻苯二甲酸氢铵NH4(C8H5O4)(s)的低温热容和热化学研究

选择分析纯邻苯二甲酸和浓氨水为反应物,合成了邻苯二甲酸氢铵.利用元素分析、FTIR和X-射线粉末衍射技术表征了它的组成和结构.用精密自动绝热热量计测定了它在78～400 K温区的摩尔热容,将该温区的摩尔热容实验值用最小二乘法拟合,得到摩尔热容(Cp,m)随折合温度(X)变化的多项式方程,利用此方程计算出该温区内每隔5 K的舒平热容值和相对于298.15K的各种热力学函数值.另外,依据Hess定律,通过设计合理的热化学循环,利用等温环境溶解-反应热量计分别测定所设计反应的反应物和产物在所选溶剂中的溶解焓,得到该反应的反应焓为△rHθm=(1.787±0.514)kJ·mol-1.最后,利用此反应焓和反应中其他物质的热力学数据计算出邻苯二甲酸氢铵的标准摩尔生成焓为:△fHθm[NH4(C8H5O4),s]=-(912.953±0.628)kJ·mol-1.     

四硼酸锂水溶液体系的热容及离子相互作用

采用Setaram BT 2.15微量热仪测定了Li₂B₄O₇-H₂O体系(Li₂B₄O₇的浓度为0.00415~0.4208 mol/kg)在298.15, 308.15和323.15 K下的热容, 分别计算了不同温度和浓度下的表观摩尔热容, 并获得了不同温度下表观摩尔热容与浓度的关系式. 基于Li₂B₄O₇-H₂O体系的热容测定结果, 应用Pitzer电解质溶液离子相互作用表观摩尔热容模型, 拟合获得了四硼酸锂在不同温度下的Pitzer单盐参数.