大学普通化学中焓H与吸放热Q的区别
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高校普通化学中焓H与吸放热Q的区别
焓(H)是状态函数,其变化量与变化的路径不相干,一个化学反应不论是一步进行或是分多步进行,反应焓变都是一样的。
热(Q)并不是状态函数,其变化量与变化的路径相关。
这就是热与焓最重要的区别。
在恒压容器或开放式容器里所进行的化学反应,而且管理体系对外开放就做体积功且不对外开放做非体积功时,其焓变在量值上相当于恒压燃烧热Qp(p是字符,相同),可是实际意义中不相同:焓是状态函数,热并不是状态函数。
体积功便是管理体系因体积更改对外开放做出来的功,为负值,体积功W = - F·s,而F是工作压力,是气体压强与接触面的相乘,即F = pS,因此体积功W = - p·S·s,而s是移动间距,S是接触面,因而S·s = ΔV,即体积的变化量,因而体积功能够写出W = - p·ΔV,依据热力学第一定律,ΔU = Q W,这时Q是恒压燃烧热,即Q=Qp,W是体积功 ,即W = -p·ΔV,因而恒压反应热力学能变化量为:ΔU = Qp - p·ΔV,梳理得:Qp = ΔU p·ΔV,现界定一个新的函数公式——焓,它关系式为H = U pV,则 ΔH = Δ[U (pV)],因为恒压,故p为时间常数,所以按照与求微分同样的法则获得ΔH = ΔU p·ΔV,因而化学反应的焓变在量值上相当于恒压燃烧热Qp。
焓只是一个人为定义的状态函数,假如气体压强p是自变量,将依据与求微分同样的法则可以获得:ΔH = Δ[U (pV)] = ΔU Δ(pV) = ΔU V·Δp p·ΔV,在其中V·Δp只表明气体压强的改变对焓变产生的影响,p·ΔV 并不是体积功,因而焓并没有明确的物理意义,它平方根与热力学能U一样不能直接测量,可是焓的变化量ΔH是可以用试验测得,由于恒压环境下,他在标值上相当于化学反应的燃烧热Qp,即Qp = ΔH。
化学反应的恒容燃烧热(Qv)在量值上相当于体系热力学能变,即Qv = ΔU,由于恒容环境下,管理体系体积没有改变,即ΔV=0,因此体积功W = -p·ΔV = 0,因而ΔU = Qv W = Qv - p·ΔV = Qp - 0 = Qv.
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