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焓的本质是什么?

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解决时间 2021-01-27 13:55
焓的本质是什么?
最佳答案
焓的本质是反应热,又称“焓变”。

焓的性质:
1、状态函数
焓是体系的状态函数,与变化的途径无关,只要体系的状态定了,焓就有唯一确定的值。焓的引入是通过无非体积功的等压变化引出的。但绝不意味着只有在无非体积功的等压过程才有焓存在,其他情况下就不存在焓。

2、广度性质
因为U和pV都是广度性质,所以焓H也是体系的广度性质。因U和pV具有能量的量纲,所以H也具有能量的量纲。由于pV>0,所以对于体系的同一状态,恒有H>U。

3、非守恒量
例如氢气和氧气在绝热钢瓶中反应生成水,Q=W=0,ΔU=0,即热力学能守恒,但因为过程中不等压,p 2>p 1,ΔH=ΔU+V(p 2-p 1)=V(p 2-p 1)>0,焓不守恒。



全部回答
恒压热
焓(enthalpy),符号H,是一个系统的热力学参数。
  物理意义:⑴H=U+pV 焓=流动内能+推动功
  ⑵焓表示流动工质所具有的能量中,取决于热力状态的那部分能量
  定义一个系统内:
  H = U + pV
  式子中"H"为焓,U为系统内能,p为其压强,V则为体积。
  对于在大气内进行的化学反应,压强一般保持常值,则有
  ΔH = ΔU + pΔV
  规定放热反应的焓取负值。 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 的热。
  严格的标准热化学方程式格式: H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l) ΔrHθm=-286kJ·mol-1 (θ表示标准态,r表示反应,m表示1mol反应.含义为标准态下进行一摩尔反应的焓变)
  现在我们设想在同一温度下发生同上的1mol反应:2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g),但不是在等温等容条件下,而是在等温等压条件下,或者说发生的不是等温等容反应,而使等温等压反应,若反应发生时同样没有做其他功,反应的热效应多大?这种热效应的符号通常用Qp表示,下标p表明等压,成为等压热效应。
  Qp=△U+p△V=△U+RT∑vB(g)
  式中△U≡U终态-U始态≡U反应产物-U反应物,式中∑vB(g)=△n(g)/mol,即发生1mol反应,产物气体分子总数与反应物气体分子总数之差。由该式可见,对于一个具体的化学反应,等压热效应与等容热效应是否相等,取决于反应前后气体分子总数是否发生变化,若总数不变,系统与环境之间不会发生功交换,于是,Qp=QV;若总数减小,对于放热反应∣Qp∣〉∣QV∣,等压过程放出热多于等容过程放出热,;若反应前后气体分子总数增加,对于放热反应,∣Qp∣〈∣QV∣,反应前后内能减少释放的一部分能量将以做功的形式向环境传递,放出的热少于等容热效应。同样的,对于吸热反应也可以类推得到。
  将上式展开又可得到:
  Qp=△U+p△V=(U终态-U始态)+p(U终态-U始态)
  =(U终态+pU始态)-(U终态+pU始态)
  由于U、p、V都是状态函数,因此U+pV也是状态函数,为此,我们定义一个新的状态函数,称为焓,符号为H,定义式为H≡U+pV,于是:
  △H≡H终态-H始态= Qp
  此式表明,化学反应在等温等压下发生,不做其他功时,反应的热效应等于系统的状态函数焓的变化量。请特别关注上句中的“不做其他功时”,若做其它功(如电池放电做功)反应的热效应决不会等于系统的状态函数H的变化量△H。
  我们之所以要定义焓这个函数,其原因是由于其变化量是可以测定的(等于等温等压过程不做其它公式的热效应),具有实际应用的价值。这样处理,包含着热力学的一个重要思想方法:在一定条件下发生一个热力学过程显现的物理量,可以用某个状态函数的的变化量来度量。QV=△U、Qp,都是这种思想方法的具体体现。在随后的讨论中,这种思想方法还将体现。
  应当指出,焓变在数值上等于等温等压热效应,这只是焓变的度量方法,并不是说反应不在等压下发生,或者同一反应被做成燃料电池放出电能,焓变就不存在了,因为焓变是状态函数,只要发生反应,同样多的反应物在同一温度和压力下反应生成同样多的产物,用同一化学方程式表达时,焓变的数值是不变的。
  另外,我们在反应含的符号否面加上反应的温度条件,是因为温度不同,焓变数值不同。但实验事实告诉我们,反映焓变随温度的变化并不太大,当温度相差不大时,可近似地看作反应含不随温度变,以下内容只作这种近似处理,不考虑焓变随温度的变化。实验和热力学理论都可以证明:反应在不同压力下发生,焓变不同!但当压力改变不大时,不作精确计算时,这种差异可忽略,可借用标准态数据。以下内容均作这种近似处理。
简单来讲,就是在压力一定的情况下,衡量一个系统的能量多少的指标。
定义为:H=U+pV
这里U是系统内能,p是压力,V是体积。
引进焓的概念后就有以下结果:
在一个恒压过程中,系统的焓的增量就等于从外界吸取的热量。
焓的本质是反应热,又称“焓变”。
焓是热力学中表征物质系统能量的一个重要状态参量,常用符号H表示。焓的物理意义是体系中热力学能再附加上PV这部分能量的一种能量。
定义式为:H=U+pV
式中 U为物质的内能, p为压力, V为体积。
焓的性质:
1、状态函数
焓是体系的状态函数,与变化的途径无关,只要体系的状态定了,焓就有唯一确定的值。焓的引入是通过无非体积功的等压变化引出的。但绝不意味着只有在无非体积功的等压过程才有焓存在,其他情况下就不存在焓。
2、广度性质
因为U和pV都是广度性质,所以焓H也是体系的广度性质。因U和pV具有能量的量纲,所以H也具有能量的量纲。由于pV>0,所以对于体系的同一状态,恒有H>U。
3、非守恒量
例如氢气和氧气在绝热钢瓶中反应生成水,Q=W=0,ΔU=0,即热力学能守恒,但因为过程中不等压,p 2>p 1,ΔH=ΔU+V(p 2-p 1)=V(p 2-p 1)>0,焓不守恒。
应用:
1、体系若吸热,焓值升高;放热,焓值降低。
2、对于均匀体系的简单状态变化,由于吸热时体系的温度升高,因此高温物质的焓要高于低温物质的焓。
3、对于相变化,如固体变为液体,固体变为气体即液体变为气体都要吸收热量,所以同种物质的不同聚集状态在同一温度下的焓值不想等,H(g)>H(l)>H(s)。
4、对于等温下的化学反应,若反应吸热,产物的焓高于反应物的焓;若反应放热,产物的焓应低于反应物的焓。
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