當前位置:成語大全網 - 漢語詞典 - 請問熱力學中焓和熵的定義和計算規則是什麽?請給我詳細的說明。

請問熱力學中焓和熵的定義和計算規則是什麽?請給我詳細的說明。

焓,符號H,是壹個系統的熱力學參數。

物理意義:(1) h = u+PV焓=流動內能+推動功。

⑵焓是指流動的工質的部分能量取決於熱力學狀態。

在系統內定義:

H = U + pV

其中“H”是焓,U是系統的內能,P是它的壓力,V是它的體積。

對於大氣中的化學反應,壓力壹般保持不變,有

δH =δU+pδV

放熱反應的焓被規定為負值。例如:

SO3(克)+H2O(升)= =硫酸(升);δH =-130.3千焦/摩爾

這意味著每產生1摩爾H2SO4,就釋放130.3 kJ的熱量。

嚴格的標準熱化學方程格式:H2(g)+1/2 O2(g)= H2O(l)δRHθM =-286 kj mol-1(θ代表標準構型,R代表反應,M代表1mol反應,表示標準構型下壹摩爾反應的焓變)。

現在我們假設同樣的1mol反應會在同樣的溫度下發生:2h2 (g)+O2 (g) = 2h2o (g),但不是在等溫等容條件下,而是在等溫等容條件下,或者說如果等溫等容反應同時不做其他任何功,反應的熱效應是什麽?這種熱效應的符號通常用Qp表示,下標p表示等壓效應。

Qp=△U+p△V=△U+RT∑vB(g)

其中△U≡U終態-U初態≡U反應產物-U反應物,其中∑vB(g)=△n(g)/mol,即反應發生時產物氣體分子總數與反應物氣體分子總數之差1mol。從這個公式可以看出,對於壹個特定的化學反應,等壓熱效應和等容。如果總數減少,對於放熱反應∣ Qp ∣∣ Qv ∣,等壓過程中釋放的熱量比等壓過程中多。如果反應前後氣體分子總數增加,對於放熱反應,∣ Qp ∣〉〉 Qv ∣,反應前後可以減少和釋放的部分能量將以功的形式轉移到環境中,釋放的熱量小於等容熱效應。同樣,對於吸熱反應也可以類推。

展開上面的公式,妳可以得到:

Qp=△U+p△V=(U終態-U初態)+p(U終態-U初態)

=(U最終狀態+pU初始狀態)-(U最終狀態+pU初始狀態)

由於U,P,V都是態函數,所以U+pV也是態函數。因此,我們定義壹個新的狀態函數,稱為焓,符號為H,定義公式為H≡U+pV,所以:

△H≡H終態-H初態= Qp

這個公式表明,化學反應的熱效應等於無其他功時系統狀態函數的焓的變化。請特別註意前壹句中的“沒有做其他工作時”。如果做其他功(比如電池放電),反應的熱效應永遠不會等於系統狀態函數h的變化。

之所以要定義焓函數,是因為它的變化是可以測量的(等於等溫等壓過程的熱效應,不需要其他公式),有實際應用價值。這種處理包含了熱力學的壹個重要思想方法:在壹定條件下熱力學過程中出現的物理量,可以用壹個狀態函數的變化來度量。QV=△U,Qp都是這種思維方法的具體體現。後來,

需要指出的是,焓變在數值上等同於等溫等壓熱效應,這只是焓變的壹種測量方法。並不是說在等壓下不發生反應,也不是說同樣的反應做成燃料電池發出電,就不存在焓變,因為焓變是壹個態函數,只要反應發生,相同量的反應物在相同的溫度和壓力下反應產生相同量的產物。用同壹個化學方程式表示時,焓變值不變。

另外,我們把反應的溫度條件加到反應的符號負表面上,因為不同溫度下焓變值不同。但是,實驗事實告訴我們,焓隨溫度的變化並不太大。溫差不大時,可近似視為反應是否含隨溫度變化。以下內容僅作這種近似處理,不考慮焓隨溫度的變化。實驗和熱力學理論都可以證明,反應發生在不同的壓力下,焓變不同!但當壓力變化不大時,這種差異可以忽略不計,無需精確計算,可以借用標準配置數據。以下內容以此近似方式處理。