**'()是一个热力学系统中的能量参数。规定由字母H表示,单位為焦耳(J)。此外在化学和技术文献中,摩尔焓H_m(单位:千焦/摩尔,\frac{kJ}{mol})和质量焓(或比焓,h)(单位:千焦/千克,\frac{kJ}{kg})也非常重要,前后分别描述了焓在单位物质的量和单位质量上的定义。
焓是内能和体积的勒让德变换。S, P, N总合的热势能。
总论
焓的定义是:
:H = U + pV
其中H表示焓,U表示内能。
内能来自于热能-以分子不规则运动为依据(动能,旋转动能,振动能),化学能和原子核的位能。此外还有偶极子的电磁转换。焓由系统温度的提高而成比例增大,在绝对零度时为零点能量。在这里体积功直接视为对压力(p)引起体系体积(V)变化而形成的功。
由微分形式表达为:
:
\mathrm{d}H = \mathrm{d}U + {d}(p \cdot V) = T \cdot {d}S - p \cdot {d}V + p \cdot{d}V + V \cdot {d}p = T \cdot {d}S + V \cdot {d}p.
注意:微分符号中的正体\mathrm{d}和斜体d的区别,正体\mathrm{d}为状态参数所保留。
H = U + pV实际上可以导出理想气体焦汤系数(焦耳-汤姆孙系数)为0的悖论。但实际上没有理想气体。所以并不存在矛盾。
定义
定义一个系统内:
:H = U + pV
式子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
:\Delta H = \Delta U + p \Delta V
规定放热反应的焓取负值。如:
SO3 + H2O -> H2SO4 \bigtriangleup H=-130.3kJ/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 + 1/2O2 -> H2O \Delta_r{H^\theta}_m=-286kJ·mol−1
(\theta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)
标准生成焓
标准生成焓是指在标准状态(100kPa;25 ℃)下生成一摩尔最稳定形态纯净物质放出(放热反应,符号为负)或者吸收(吸热反应,符号为正)的焓,单位千焦/摩尔,符号\Delta {H_f}^0。
焓为负时,表明构成此物质的过程中放出能量;相反焓为正时,构成此物质的过程中需要吸收能量。标准生成焓为极大的负值表明此物质有极高的化学稳定性(就是说,构成此物质时放出了极大能量,而要破坏此物质,同样需要极大的能量)。
标准生成焓的一个重要应用是通过赫斯定律计算反应焓:反应焓等于反应产物的标准生成焓与反应物的标准生成焓之差。公式表示为
:\Delta H_{\mathrm{Reaction}}^0=\sum \Delta H_{f,\mathrm{Products}}^{0} -\sum \Delta H_{f, \mathrm{Reactants}}^{0}
这与赫斯定律等效:生成焓在通常条件下只与物质本身相关,而与反应的过程无关。
生成焓是一个热力学状态参数。其所有值与热力学平衡相关,因为温度并未定义。
参考
注释
参见
*熵(Entropy)
*㶲(Exergy)
*(Anergy)
*能量
*热力学
*热化学
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