(二)熱力學(xué)能與熱力學(xué)第一定律
(1)熱與功:
在化學(xué)反應(yīng)中除了有熱能變化之外,還有其他形式的能量變化。在熱力學(xué)中,把體系與環(huán)境之間因溫度不同而交換或傳遞的能量稱為熱,除了熱以外的其他一切交換或傳遞的能量都稱之為功,一般用符號Q表示熱,用符號W表示功。并規(guī)定體系吸收熱量為正值,體系放出熱量為負(fù)值,體系對環(huán)境所作的功是正值,環(huán)境對體系所作的功是負(fù)值。
(2)熱力學(xué)能:
體系內(nèi)部能量的總和稱為熱力學(xué)能,用符號u表示。熱力學(xué)能包括體系內(nèi)各種物質(zhì)的分子平動能,分子間勢能,分子內(nèi)部的轉(zhuǎn)動能和振動能,電子運(yùn)動能、核能等。內(nèi)能的絕對值雖無法測出,但內(nèi)能的變化△u可通過熱力學(xué)第一定律進(jìn)行計算。
(3)熱力學(xué)第一定律:
人們經(jīng)過長期實踐證明,能量是不生不變的,但它可以變換形式,這就是能量守恒定律。也稱為熱力學(xué)第一定律。
如果體系由狀態(tài)(1)變化到狀態(tài)(2),在此過程中體系從環(huán)境吸熱Q對環(huán)境作功W,則根據(jù)能量守恒定律,體系內(nèi)能的變化△u為:
△u=u2一u1=Q-w——熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
(三)焓(H)
在恒壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)叫做恒壓熱效應(yīng),用Qp表示,某化學(xué)反應(yīng)在不作其他功和恒壓條件下進(jìn)行時,其熱效應(yīng)Qp由熱力學(xué)第一定律可知:
Qp=(u2+pV2)-(u1+pVl)
從上式可看出,Qp就是終態(tài)的(u2+pV2)與始態(tài)的(u1+pVl)之差,由于u、p、V都是體積的狀態(tài)函數(shù),它們的組合當(dāng)然也是狀態(tài)函數(shù),在熱力學(xué)中,將u+pV定義為
新的狀態(tài)函數(shù),叫做焓,用符號H表示,即:H=u+pV.
此式表明:焓不是“體系所包含的熱”而是一項復(fù)合能,即等于體系的內(nèi)能(u)與體系的體積能(pV)的總和,它是體系的一種熱力學(xué)性質(zhì)。
當(dāng)體系的狀態(tài)在恒壓下發(fā)生改變時,其焓變?yōu)椤鱄=H2一Hl=(u2+pV2)一(u1+pVl),所以Qp=△H,即在恒壓過程中,體系吸收的熱量等于體系中焓的增量,因此,△H也叫做恒壓條件下的反應(yīng)熱,它等于體系的內(nèi)能變化與體系所作膨脹功的總和
△H=△u+p·△V.
(1)標(biāo)準(zhǔn)焓變△rHm㈠
恒壓下,化學(xué)反應(yīng)的焓變可由實驗測定Qp而得到,但一般也可利用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計算得出,由于焓的絕對值和內(nèi)能一樣,也是無法測定的。因而只能采取一些相對的標(biāo)準(zhǔn),這樣可方便地計算反應(yīng)的焓變,常把△rHm㈠稱作標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變,△rHm㈠中,r表示反應(yīng),(-)表示反應(yīng)時壓力為100kPa,m表示化學(xué)進(jìn)度為1mol.
(2)蓋斯定律
蓋斯定律:不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成,或者是幾步完成,這一反應(yīng)的熱效應(yīng)總是相同的。這也是能量守恒定律的一種表現(xiàn)形式。
這是因為焓或內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù),只要化學(xué)反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)給定,則△H或△u便是定值,與這個反應(yīng)的途徑無關(guān),
(3)標(biāo)準(zhǔn)生成焓
由穩(wěn)定單質(zhì)生成單位量(如lmol)某種物質(zhì)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)焓變,定義為該種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓,以△fHm㈠表示,f:表示生成,m代表lmol;(-):表示處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。
(1)熱與功:
在化學(xué)反應(yīng)中除了有熱能變化之外,還有其他形式的能量變化。在熱力學(xué)中,把體系與環(huán)境之間因溫度不同而交換或傳遞的能量稱為熱,除了熱以外的其他一切交換或傳遞的能量都稱之為功,一般用符號Q表示熱,用符號W表示功。并規(guī)定體系吸收熱量為正值,體系放出熱量為負(fù)值,體系對環(huán)境所作的功是正值,環(huán)境對體系所作的功是負(fù)值。
(2)熱力學(xué)能:
體系內(nèi)部能量的總和稱為熱力學(xué)能,用符號u表示。熱力學(xué)能包括體系內(nèi)各種物質(zhì)的分子平動能,分子間勢能,分子內(nèi)部的轉(zhuǎn)動能和振動能,電子運(yùn)動能、核能等。內(nèi)能的絕對值雖無法測出,但內(nèi)能的變化△u可通過熱力學(xué)第一定律進(jìn)行計算。
(3)熱力學(xué)第一定律:
人們經(jīng)過長期實踐證明,能量是不生不變的,但它可以變換形式,這就是能量守恒定律。也稱為熱力學(xué)第一定律。
如果體系由狀態(tài)(1)變化到狀態(tài)(2),在此過程中體系從環(huán)境吸熱Q對環(huán)境作功W,則根據(jù)能量守恒定律,體系內(nèi)能的變化△u為:
△u=u2一u1=Q-w——熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
(三)焓(H)
在恒壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)叫做恒壓熱效應(yīng),用Qp表示,某化學(xué)反應(yīng)在不作其他功和恒壓條件下進(jìn)行時,其熱效應(yīng)Qp由熱力學(xué)第一定律可知:
Qp=(u2+pV2)-(u1+pVl)
從上式可看出,Qp就是終態(tài)的(u2+pV2)與始態(tài)的(u1+pVl)之差,由于u、p、V都是體積的狀態(tài)函數(shù),它們的組合當(dāng)然也是狀態(tài)函數(shù),在熱力學(xué)中,將u+pV定義為
新的狀態(tài)函數(shù),叫做焓,用符號H表示,即:H=u+pV.
此式表明:焓不是“體系所包含的熱”而是一項復(fù)合能,即等于體系的內(nèi)能(u)與體系的體積能(pV)的總和,它是體系的一種熱力學(xué)性質(zhì)。
當(dāng)體系的狀態(tài)在恒壓下發(fā)生改變時,其焓變?yōu)椤鱄=H2一Hl=(u2+pV2)一(u1+pVl),所以Qp=△H,即在恒壓過程中,體系吸收的熱量等于體系中焓的增量,因此,△H也叫做恒壓條件下的反應(yīng)熱,它等于體系的內(nèi)能變化與體系所作膨脹功的總和
△H=△u+p·△V.
(1)標(biāo)準(zhǔn)焓變△rHm㈠
恒壓下,化學(xué)反應(yīng)的焓變可由實驗測定Qp而得到,但一般也可利用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計算得出,由于焓的絕對值和內(nèi)能一樣,也是無法測定的。因而只能采取一些相對的標(biāo)準(zhǔn),這樣可方便地計算反應(yīng)的焓變,常把△rHm㈠稱作標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變,△rHm㈠中,r表示反應(yīng),(-)表示反應(yīng)時壓力為100kPa,m表示化學(xué)進(jìn)度為1mol.
(2)蓋斯定律
蓋斯定律:不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成,或者是幾步完成,這一反應(yīng)的熱效應(yīng)總是相同的。這也是能量守恒定律的一種表現(xiàn)形式。
這是因為焓或內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù),只要化學(xué)反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)給定,則△H或△u便是定值,與這個反應(yīng)的途徑無關(guān),
(3)標(biāo)準(zhǔn)生成焓
由穩(wěn)定單質(zhì)生成單位量(如lmol)某種物質(zhì)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)焓變,定義為該種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓,以△fHm㈠表示,f:表示生成,m代表lmol;(-):表示處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。