1.反应的热效应与焓变有啥区别?

2.反应热、焓变、热效应三者有什么区别与联系?

3.弹式热量计测量反应热效应的原理

4.等压反应热△rHm与等容反应热△rUm的关系?

5.热力学参数及其基本性质

6.反应热和热效应分别指什么

电脑系统等压热效应,等压热效应和等容热效应之差

焓是热力学中表示物质系统能量的一个状态函数,用符号H表示,H=U+pV。

H=U+PV,我们对H求偏导,dH=dU+PdV+VdP=Q+dW+PdV+VdP,又dW=-pdV,所以dH=Q+vdp,那么在等压条件下项vdp=0,故dH=Q。由此,在化学反应中,Q称为定压反应热,可以用来测量化学反应焓变的增加量。

焓是一个状态函数,也就是说,系统的状态一定,焓的值就确定。焓的定义式(焓没有实际的物理意义,但是它有操作意义。)是这样的:H=U+pV?[焓=流动内能+推动功]

其中U表示热力学能,也称为内能(Internal Energy),即系统内部的所有能量;p是系统的压强(Pressure),V是系统的体积(Volume) 。

焓具有能量单位(J),由于U、p、V均为状态函数,故H一定也是状态函数,另外,U、V的广度性质也决定了H的光度量。

扩展资料

焓的物理意义可以理解为恒压和只做体积功的特殊条件下,Q=ΔH,即反应的热量变化。因为只有在此条件下,焓才表现出它的特性。

例如恒压下对物质加热,则物质吸热后温度升高,ΔH>0,所以物质在高温时的焓大于它在低温时的焓。又如对于恒压下的放热化学反应,ΔH<0,所以生成物的焓小于反应物的焓。

在化学反应中,因为H是状态函数,所以只有当产物和反应物的状态确定后,ΔH才有定值。为把物质的热性质数据汇集起来,以便人们查用,所以很有必要对物质的状态有一个统一的规定,只有这样才不致引起混乱。基于这种需要,科学家们提出了热力学标准状态的概念。

百度百科-焓变

百度百科-反应热

反应的热效应与焓变有啥区别?

[编辑本段]热效应概述

指物质系统在物理的或化学的等温过程中只做膨胀功的时所吸收或放出的热量。根据反应性质的不同,分为燃烧热、生成热、中和热、溶解热等。

在等温度过程中,体系吸的热。因过程不同,有反应热(如生成热、燃烧热、分解热与中和热)、相变热(如蒸发热、升华热、熔化热)、溶解热(积分溶解热、微分溶解热)、稀释热等。等容过程的热效应,称等容热效应[isochoric heat(ing) effect];等压过程的称等压热效应[isobaric heat(ing) effect]。化学反应、相变过程等一般是在等压条件下进行的,故手册中列出的有关数据,一般是等压热效应。由于这些过程一般不伴随其他功(只有体积功),等压热效应就等于体系焓的增量,用符号△H表示。若为负值,表明过程放热。这类数据广泛应用与科学研究、工业设计与生产。

[编辑本段]化学反应热效应

化学反应时所放出或吸收的热叫做反应的热效应,简称热效应或反应热。研究化学反应中热与其他能量变化的定量关系的学科叫做热化学。

任何物质总是和它周围的其他物质相联系着的,为了科学研究的需要,尤其在考虑诸如热化学这方面的内容时,必须规定待研究物质的范围,也就是要把被研究的对象和周围的物质隔离开来。这种被研究的对象叫做系统,系统以外的周围物质叫做环境。

系统可以通过一个边界(范围)与它的环境区分开来;这个边界可以是具体的,也可以是假想的。例如,在一只容器里研究硫酸与氢氧化钠在水溶液中的反应,通常就把含有硫酸和氢氧化钠的水溶液作为系统,而溶液以外的周围物质如容器、溶液上方的空气等作为环境。显然,这系统与环境是通过溶液的界面这个具体的边界区分开来的,如果用锌来代替氢氧化钠,锌将会与稀硫酸反应产生氢气,逸出液面而扩散到空气中。若该容器是完全密闭的,则可以将密闭在容器中的空气以及产生的氢气包括在系统内,该系统还是可以有具体的边界与环境区分开。若该容器不是密闭的,则系统与环境的边界只能是假想的。

硫酸与氢氧化钠在水溶液中发生中和反应,会放出热,使水溶液的温度升高。如果该容器是完全密闭且绝热的,又假设在容器中只有此水溶液而无空气,则一定量的硫酸和氢氧化钠将会由于反应而放出一定的热量,将被溶液所吸收而使溶液的温度升高至某一定值,即反应所放出的热量等于溶液所吸收的热量。可用下式表示:

Q=-cs·ms·(T2 -T1)

=-cs·ms·△T=-Cs·△T(1.1)

式中,q表示一定量反应物在给定条件下的反应热效应;cs表示溶液的比热容;ms表示溶液的质量;Cs表示溶液的热容,Cs=cs·ms;△T表示溶液终态温度T2与始态温度T1之差。对于反应热q,负号表示放热,正号表示吸热。

比热容c的定义是热容C除以质量,即c=C/m,国际单位制(简称SI)基本单位为J· Kg-1·K-1,常用单位为J·g-1·K-1。热容C的定义是系统吸收的微小热量δq除以温度升高dT,即C=δq/dT,热容的SI基本单位为J·K-1。

上述反应热的测量较简单,因为反应在水溶液中进行,反应本身不涉及气体,而且放出的热量不怎么大,可以全部被溶液所吸收。对于涉及气体的反应,或者对于反应热很大,会使系统达到高温的反应,例如燃料的燃烧,情况就较复杂。这不仅需要特制的能够耐高压的密闭容器,而且还要另有能够吸收热量的介质,如水等。常用的有弹式热量计,其主要仪器系一厚壁钢制可密闭的容器叫做钢弹。

测量反应热时,将已知质量的反应物(固态或液态,若需通入氧气使其氧化或燃烧,氧气按仪器说明书充到一定的压力)全部装入该钢弹内,密封后将钢弹安放在一金属(钢质)容器中,然后往此金属容器内加入足够的已知质量的水,将钢弹淹没在金属容器的水中,并应与环境绝热(图1.1中在金属容器与环境之间有一绝热外套)。精确测定系统的起始温度T1后,用电火花引发反应,反应放出的热,能使系统(包括钢弹及内部物质、水和金属容器等)的温度升高。温度计所示最高读数即为系统的终态温度T2。

弹式热量计所吸收的热可分为两个部分:一部分是加入的水所吸收的,另一部分是钢弹及内部物质和金属容器等(简称钢弹组件)所吸收的。前一部分的热,以 q(H2O)表示,仍可按式(1.1)计算,只是溶液换成了水,且由于是吸热,用正号表示,即

q(H2O)=c(H2O)·m(H2O)· △T=C(H2O)·△T

后一部分的热以qb表示,钢弹及内部物质和金属容器等的热容的总和简称钢弹组件的总热容,以符号Cb表示,则

qb=Cb·△T

反应热、焓变、热效应三者有什么区别与联系?

反应的热效应与焓变区别如下:

当系统发生了化学变化之后,系统的温度回到反应前始态的温度,系统放出或吸收的热量,称为该反应的热效应。研究化学反应中热与其他能量变化的定量关系的学科叫做热化学。焓(hán)变(Enthalpy changes)即物体焓的变化量。焓是物体的一个热力学能状态函数,即热函:一个系统中的热力作用,等于该系统内能加上其体积与外界作用于该系统的压强的乘积的总和。

热效应可以如下测定:使物质在热量计中作绝热变化,从热量计的温度改变,可以计算出应从热量计中取出或加多少热才能恢复到始态的温度,所得结果就是等温变化中的热效应。任何物质总是和它周围的其他物质相联系着的,为了科学研究的需要,尤其在考虑诸如热化学这方面的内容时,必须规定待研究物质的范围,也就是要把被研究的对象和周围的物质隔离开来。这种被研究的对象叫做系统,系统以外的周围物质叫做环境。

焓的物理意义可以理解为恒压和只做体积功的特殊条件下,Q=ΔH,即反应的热量变化。因为只有在此条件下,焓才表现出它的特性。例如恒压下对物质加热,则物质吸热后温度升高,ΔH>0,所以物质在高温时的焓大于它在低温时的焓。又如对于恒压下的放热化学反应,ΔH<0,所以生成物的焓小于反应物的焓。

弹式热量计测量反应热效应的原理

一、关系:

焓变包含于反应热包含于热效应,就相当于热效应是最大的集合。焓是与内能有关的物理量,反应在一定条件下是吸热还是放热由生成物和反应物的焓值差即焓变(△H)决定。等压条件下的 反应热等于焓变。公式为:放热:焓变 = 反应热 < 0吸热:焓变 = 反应热 > 0。在相同条件下,焓变和反应热大小相同,放热时,焓变为负数,反应热为正数;吸热时,焓变为正数,反应热为负数。

二、区别:

1、化学反应中不仅存在着“物质变化”,还存在着“能量变化”,这种变化不仅以热能的形式体现出来,还可以以光、电等形式表现。

2、如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量,那么在发生化学反应时,就有部分能量以热的形式释放出来,称为放热反应;如果反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量,那么在发生化学反应时,反应物就需要吸收能量,才能转化为生成物。

一个化学反应是放热还是吸热取决于所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小,若断键吸收的总能量小于形成新键释放的总能量,则为放热反应;断键吸收的总能量大于形成新键释放的总能量,则为吸热反应。

3、焓是与内能有关的物理量,在敞口容器中(即恒压条件下)焓变与反应热相同。

4、从宏观角度:焓变(△H):ΔH=H生成物-H反应物(宏观),其中:

H生成物表示生成物的焓的总量;H反应物表示反应物的焓的总量;ΔH为“+”表示吸热反应,ΔH为“-”表示放热反应。

5、从微观角度:ΔH=E吸收-E放出 (微观),其中:E吸收表示反应物断键时吸收的总能量,E放出表示生成物成键时放出的总能量;ΔH为“+”表示吸热反应,ΔH为“-”表示放热反应。

6、体系:被研究的物质系统称为体系,体系以外的其他部分称为环境。放热是体系对环境做功,把能量传递给环境;而吸热则是环境对体系做功,是环境把能量传递给体系。

7、反应热和焓变的单位都是“kJ/mol或kJ·mol-1”,其中mol-1是指每摩尔某一反应,而不是指某一物质的微粒等。

8、常见的放热反应有:化合反应、酸碱中和反应、燃烧反应、活泼金属与酸的反应等;常见的吸热反应有:分解反应、碳与一氧化碳的反应、氢氧化钡与氯化铵固体的反应等。

等压反应热△rHm与等容反应热△rUm的关系?

原理:当系统发生了化学变化之后,系统的温度回到反应前始态的温度,系统放出或吸收的热量,称为该反应的热效应。研究化学反应中热与其他能量变化的定量关系的学科叫做热化学。

种类:在等温度过程中,体系吸的热因过程不同,有反应热(如生成热、燃烧热、分解热与中和热)、相变热(如蒸发热、升华热、熔化热)、溶解热(积分溶解热、微分溶解热)、稀释热等。根据等容、等压等过程,热效应可分为等容热效应与等压热效应。

热效应可以如下测定:使物质在热量计中作绝热变化,从热量计的温度改变,可以计算出应从热量计中取出或加多少热才能恢复到始态的温度,所得结果就是等温变化中的热效应。

常用的是氧弹热量计。

氧弹是一种耐压密封容器,内部充入氧气至较高压力(一般达MPa量级),大多数有机物在弹中能迅速完全地燃烧、生成终产物。氧弹热量计从结构上分为环境等温和绝热跟踪两种类型。

前者燃烧体系的环境温度不变,后者的环境温度借电热器与燃烧体系的'c}3度尽量保持一致,造成绝热条件,由于氟化物,特别是无机氟化合物和低沸点有机氟化物在氧中燃烧不完全,20世纪60年代以来还研制出以氟代氧的氟弹热F 。

以上内容参考:百度百科-弹式热量计

热力学参数及其基本性质

液体和固体的热力复学能制是温度和体积或压强的函数,现在温度不变,而体积或压强仅有可忽略的变化,自然热力学能就基本不变。

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。

扩展资料:

公式:

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。

百度百科-反应热

反应热和热效应分别指什么

热力学参数又称为热力学状态函数,能够描述体系的热力学性质。体系的微小变化可以用状态函数的全微分表示。体系状态函数的变化值只与体系的始态和终态有关,而与途径无关。

1.焓 (H)

焓的基本定义式为

地球化学

式中:U为内能;P为压力;V为体积;三者均为状态函数,因此焓是状态函数。焓虽然具有能量的单位,但不遵守能量守恒定律。

热容是指对于组成不变的均相封闭体系,不考虑非膨胀功,设体系吸热Q,温度从T1 升高到T2 ,则平均热容定义为

地球化学

式中: 的单位为J·K-1。当温度变化很小时,热容公式变为

地球化学

在热力学计算中,用得比较多的是等压热容CP 和等容热容CV,相应定义为

地球化学

地球化学

地球化学

地球化学

式中:QP 和QV 分别为等压热效应和等容热效应。焓变ΔH及内能变化ΔU可以分别通过等压热容CP 和等容热容CV 积分计算出来。

2.熵 (S)

克劳修斯 (Clausius)根据可逆过程的热温商值决定于始态和终态而与可逆过程无关这一事实定义了“熵”(entropy)这个函数,用符号“S”表示,单位为J·K-1。设始态A、终态B的熵分别为SA 和SB ,则:

地球化学

对于微小变化:

地球化学

上面两式表明,熵的变化值可用可逆过程的热温商值来衡量。这样,作为热力学第二定律的一种表达形式,克劳修斯不等式的数学形式为

地球化学

对于绝热体系,δQ=0,克劳修斯不等式变为dS≥0,表明在绝热条件下,趋于平衡的过程使体系的熵增加。即在绝热条件下,不可能发生熵减少的过程。如果是一个孤立体系,环境与体系间既无热的交换,又无功的交换,则dS≥0,即一个孤立体系的熵永不减少。

从统计热力学角度考虑,熵是和系统的微观状态数联系在一起的。系统的微观状态数愈多,系统愈混乱,熵就愈大。地质学研究中常常要比较不同矿物的熵 (陈骏等,2004),例如25℃时石墨的熵大于金刚石的熵,主要原因是单位质量石墨的体积大于金刚石的体积。较大的体积使碳原子能以更加无序的状态出现,从而具有较高的熵。通常,两种同质多晶体之间摩尔体积相差越大,其熵值也越大。如常见的二氧化硅的摩尔体积,我们会发现鳞石英>方石英>石英,它们的熵呈现出相同的关系,即鳞石英的熵值最高。因为温度上升往往使原子的无序性加大,表明鳞石英应该是二氧化硅的稳定高温相。对于多数矿物来说,其体积越大,熵值也越大。如果增加对某个矿物的压力,则往往使它的体积缩小,矿物的熵减小。

3.亥姆霍兹自由能 (A)和吉布斯自由能 (G)

由于化学反应通常总是在等温、等压或等温、等容下进行的,所以前面介绍的热力学能、焓和熵用起来不方便。而亥姆霍兹自由能 (A)和吉布斯自由能 (G)就能解决这方面的问题,可以利用体系自身状态函数的变化,来判断自发变化的方向和限度。亥姆霍兹自由能定义为

地球化学

式中:A称为亥姆霍兹自由能 (helmholz free energy),是状态函数,具有容量性质。在等温、等容、可逆过程中由上式可以得到:

地球化学

说明等温、等容、可逆过程中,体系对外所做的最大功等于体系亥姆霍兹自由能的减少值,所以把A称为功函 (work function)。若是不可逆过程,体系所做的功小于A的减少值。如果体系在等温、等容且不做其他功的条件下,则:

地球化学

式 (3-16)中,等号表示可逆过程,不等号表示是一个自发的不可逆过程,即自发变化总是朝着亥姆霍兹自由能减少的方向进行。

吉布斯自由能定义为

地球化学

G称为吉布斯自由能 (Gibbs free energy),是状态函数,具有容量性质。在等温、等压、可逆过程中,由上式可以得到:

地球化学

说明等温、等压、可逆过程中,体系对外所做的最大非膨胀功等于体系吉布斯自由能的减少值。若是不可逆过程,体系所做的功小于吉布斯自由能的减少值。如果体系在等温、等压,且不做非膨胀功的条件下,上式变为

地球化学

式 (3-19)中,等号表示可逆过程,不等号表示是一个自发的不可逆过程,即自发变化总是朝着吉布斯自由能减少的方向进行。dG又称之为等温、等压位,因为大部分实验在等温、等压条件下进行,所以这个判据特别有用。

4.化学位 (μB)

化学位在有些书中又叫化学势,表示保持特征变量和除组分 B 以外其他组分不变,某热力学函数随其物质的量nB的变化率,广义定义为

地球化学

狭义定义为

地球化学

即保持温度、压力和除B以外的其他组分不变,体系的吉布斯自由能随nB的变化率称为化学位,所以化学位也就是偏摩尔吉布斯自由能。化学位在判断相变和化学变化的方向和限度方面有重要作用。

在多组分体系中,吉布斯自由能的变化不仅与其特征变量 (温度、压力)有关,还与体系各组分的物质的量有关,由上式可以得到:

地球化学

1、反应热概念:一个化学反应在恒压以及不作非膨胀功的情况下发生后,使生成物的温度回到反应物的起始温度,体系所放出或吸收的热量称反应热。反应热通常指:体系在等温、等压过程中发生物理或化学变化放出或吸收的热量。化学反应热有多种形式:生成热、燃烧热、中和热等。化学反应热是重要的热力学数据,是通过实验测定,所用的主要仪器称量热计;

2、热效应概念:物质系统在物理或化学等温过程中只做膨胀功所吸收或放出的热量。反应性质不同,分为燃烧热、生成热、中和热、溶解热等。