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焓的實(shí)際意義是什么?

更新時間:2024-04-17 文章作者:admin3 信息來源:http://wuliok.com 閱讀次數(shù):

焓(enthalpy),符號h,是一個系統(tǒng)的熱力學(xué)參數(shù)。


物理意義:⑴h=u+pv?
?焓=流動內(nèi)能+推動功
? ?? ?? ? ⑵焓表示流動工質(zhì)所具有的能量中,取決于熱力狀態(tài)的那部分能量

定義一個系統(tǒng)內(nèi):

h
= u + pv

式子中h為焓,u為系統(tǒng)內(nèi)能,p為其壓強(qiáng),v則為體積。

對于在大氣內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),壓強(qiáng)一般保持常值,則有

Δh = Δu +
pΔv

規(guī)定放熱反應(yīng)的焓取負(fù)值。 如:

so3(g)+h2o(l)==h2so4(l);Δh= -130.3
kj/mol

表示每生成1 mol h2so4 放出 130.3 kj 的熱。

嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)熱化學(xué)方程式格式: h2(g)+1/2o2(g)==h2o(l) Δrhθm=-286kj·mol-1
(θ表示標(biāo)準(zhǔn)態(tài),r表示反應(yīng),m表示1mol反應(yīng).含義為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下進(jìn)行一摩爾反應(yīng)的焓變)


現(xiàn)在我們設(shè)想在同一溫度下發(fā)生同上的1mol反應(yīng):2h2(g)+o2(g)=
2h2o(g),但不是在等溫等容條件下,而是在等溫等壓條件下,或者說發(fā)生的不是等溫等容反應(yīng),而使等溫等壓反應(yīng),若反應(yīng)發(fā)生時同樣沒有做其他功,反應(yīng)的熱效應(yīng)多大?這種熱效應(yīng)的符號通常用qp表示,下標(biāo)p表明等壓,成為等壓熱效應(yīng)。

qp=△u+p△v=△u+rt∑vb(g)

式中△u≡u終態(tài)-u始態(tài)≡u反應(yīng)產(chǎn)物-u反應(yīng)物,式中∑vb(g)=△n(g)/mol,即發(fā)生1mol反應(yīng),產(chǎn)物氣體分子總數(shù)與反應(yīng)物氣體分子總數(shù)之差。由該式可見,對于一個具體的化學(xué)反應(yīng),等壓熱效應(yīng)與等容熱效應(yīng)是否相等,取決于反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)是否發(fā)生變化,若總數(shù)不變,系統(tǒng)與環(huán)境之間不會發(fā)生功交換,于是,qp=qv;若總數(shù)減小,對于放熱反應(yīng)╫qp╫〉╫qv╫,等壓過程放出熱多于等容過程放出熱,;若反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)增加,對于放熱反應(yīng),╫qp╫〈╫qv╫,反應(yīng)前后內(nèi)能減少釋放的一部分能量將以做功的形式向環(huán)境傳遞,放出的熱少于等容熱效應(yīng)。同樣的,對于吸熱反應(yīng)也可以類推得到。

將上式展開又可得到:
qp=△u+p△v=(u終態(tài)-u始態(tài))+p(u終態(tài)-u始態(tài))
=(u終態(tài)+pu始態(tài))-(u終態(tài)+pu始態(tài))

由于u、p、v都是狀態(tài)函數(shù),因此u+pv也是狀態(tài)函數(shù),為此,我們定義一個新的狀態(tài)函數(shù),稱為焓,符號為h,定義式為h≡u+pv,于是:

△h≡h終態(tài)-h始態(tài)= qp

此式表明,化學(xué)反應(yīng)在等溫等壓下發(fā)生,不做其他功時,反應(yīng)的熱效應(yīng)等于系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)焓的變化量。請?zhí)貏e關(guān)注上句中的“不做其他功時”,若做其它功(如電池放電做功)反應(yīng)的熱效應(yīng)決不會等于系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)h的變化量△h。

我們之所以要定義焓這個函數(shù),其原因是由于其變化量是可以測定的(等于等溫等壓過程不做其它公式的熱效應(yīng)),具有實(shí)際應(yīng)用的價值。這樣處理,包含著熱力學(xué)的一個重要思想方法:在一定條件下發(fā)生一個熱力學(xué)過程顯現(xiàn)的物理量,可以用某個狀態(tài)函數(shù)的的變化量來度量。qv=△u、qp,都是這種思想方法的具體體現(xiàn)。在隨后的討論中,這種思想方法還將體現(xiàn)。

應(yīng)當(dāng)指出,焓變在數(shù)值上等于等溫等壓熱效應(yīng),這只是焓變的度量方法,并不是說反應(yīng)不在等壓下發(fā)生,或者同一反應(yīng)被做成燃料電池放出電能,焓變就不存在了,因為焓變是狀態(tài)函數(shù),只要發(fā)生反應(yīng),同樣多的反應(yīng)物在同一溫度和壓力下反應(yīng)生成同樣多的產(chǎn)物,用同一化學(xué)方程式表達(dá)時,焓變的數(shù)值是不變的。

另外,我們在反應(yīng)含的符號否面加上反應(yīng)的溫度條件,是因為溫度不同,焓變數(shù)值不同。但實(shí)驗事實(shí)告訴我們,反映焓變隨溫度的變化并不太大,當(dāng)溫度相差不大時,可近似地看作反應(yīng)含不隨溫度變,以下內(nèi)容只作這種近似處理,不考慮焓變隨溫度的變化。實(shí)驗和熱力學(xué)理論都可以證明:反應(yīng)在不同壓力下發(fā)生,焓變不同!但當(dāng)壓力改變不大時,不作精確計算時,這種差異可忽略,可借用標(biāo)準(zhǔn)態(tài)數(shù)據(jù)。以下內(nèi)容均作這種近似處理。 uUA物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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