反應熱

反應熱

化學領域術語
“反應熱效應”,簡稱反應熱,即系統發生化學變化後,使反應産物的溫度回到反應前始态的溫度,系統放出或吸收的熱量。化學反應熱通常有恒容反應熱和恒壓反應熱兩種。
    中文名:反應熱 外文名: 适用領域: 所屬學科:熱力學 主要儀器:量熱計 重要數據:生成熱、燃燒熱、中和熱

定義

反應熱通常是指:當一個化學反應在恒壓以及不作非膨脹功的情況下發生後,若使生成物的溫度回到反應物的起始溫度,這時體系所放出或吸收的熱量稱為反應熱。化學反應熱有多種形式,如:生成熱、燃燒熱、中和熱等。化學反應熱是重要的熱力學數據,它是通過實驗測定的,所用的主要儀器稱為“量熱計”。

性質

反應熱是指當一個化學反應在恒壓以及不做非膨脹功的情況下發生後,若使生成物的溫度回到反應物的起始溫度,這時體系所放出或吸收的熱量稱為反應熱。也就是說,反應熱通常是指:體系在等溫、等壓過程中發生化學的變化時所放出或吸收的熱量。化學反應熱有多種形式,如:生成熱、燃燒熱、中和熱等。

計算方法

用蓋斯定律結合已知反應的反應熱求解一些相關反應的反應熱時,其關鍵是設計出合理的反應過程,将已知熱化學方程式進行

适當數學運算得未知反應的方程式及反應熱,使用蓋斯定律時應注意以下問題:

(1)當反應方程式乘以或除以某數時,△H也應乘以或除以某數。

(2)反應方程式進行加減運算時,△H也同樣要進行加減運算,且要帶“+”“-”符号,即把△H看做一個整體進行運算。

(3)通過蓋斯定律計算并比較反應熱的大小時,同樣要把△H看做一個整體。

(4)在設計的反應過程中常會遇到同一物質固、液、氣三态的相互互轉化,狀态由固→液→氣變化時。會吸熱;反之會放熱。

(5)當設計的反應逆向進行時,其反應熱與正反應的反應熱數值相等,符号相反。

應用

熱力學第一定律是能量守恒定律。熱力學第二定律有幾種表述方式:其中一種是開爾文-普朗克表述,不可能從單一熱源吸取熱量,并将這熱量完全變為功,而不産生其他影響。熱力學第三定律通常表述為絕對零度時,所有純物質的完美晶體的熵值為零,或者絕對零度(T=0K)不可達到。

熱力學三大定律

1.第一定律

熱力學第一定律本質上與能量守恒定律是的等同的,是一個普适的定律,适用于宏觀世界和微觀世界的所有體系,适用于一切形式的能量。

内容:一個熱力學系統的内能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。(如果一個系統與環境孤立,那麼它的内能将不會發生變化>)

2.第二定律

熱力學第二定律有幾種表述方式:

克勞修斯表述:熱量可以自發地從溫度高的物體傳遞到較冷的物體,但不可能自發地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體;

開爾文-普朗克表述:不可能從單一熱源吸取熱量,并将這熱量完全變為功,而不産生其他影響。

熵表述:随時間進行,一個孤立體系中的熵不會減小。

3.第三定律n熱力學第三定律通常表述為絕對零度時,所有純物質的完美晶體的熵值為零。或者絕對零度(T=0K即-273.15℃)不可達到。

R.H.否勒和E.A.古根海姆還提出熱力學第三定律的另一種表述形式:任何系統都不能通過有限的步驟使自身溫度降低到0K,稱為0K不能達到原理。

公式

Qp=△U+p△V=△U+RT∑vB(g)

式中△U≡U終态-U始态≡U反應産物-U反應物,式中∑vB(g)=△n(g)/mol,即發生1mol反應,産物氣體分子總數與反應物氣體分子總數之差。由該式可見,對于一個具體的化學反應,等壓熱效應與等容熱效應是否相等,取決于反應前後氣體分子總數是否發生變化,若總數不變,系統與環境之間不會發生功交換,于是,Qp=QV;若總數減小,對于放熱反應∣Qp∣>∣QV∣,等壓過程放出熱多于等容過程放出熱,;若反應前後氣體分子總數增加,對于放熱反應,∣Qp∣<∣QV∣,反應前後内能減少釋放的一部分能量将以做功的形式向環境傳遞,放出的熱少于等容熱效應。同樣的,對于吸熱反應也可以類推得到。

将上式展開又可得到:

Qp=△U+p△V=(U終态-U始态)+p(U終态-U始态)

=(U終态+pU終态)-(U始态+pU始态)

由于U、p、V都是狀态函數,因此U+pV也是狀态函數,為此,我們定義一個新的狀态函數,稱為焓,符号為H,定義式為H≡U+pV,于是:

△H=H終态-H始态=Q

意義

化學反應在等溫等壓下發生,不做其他功時,反應的熱效應等于系統的狀态函數焓的變化量。

要定義焓這個函數,其原因是由于其變化量是可以測定的(等于等溫等壓過程不做其它功時的熱效應),具有實際應用的價值。這樣處理,包含着熱力學的一個重要思想方法:在一定條件下發生一個熱力學過程顯現的物理量,可以用某個狀态函數的的變化量來度量。QV=△U、Qp,都是這種思想方法的具體體現。在随後的讨論中,這種思想方法還将體現。

應當指出,焓變在數值上等于等溫等壓熱效應,這隻是焓變的度量方法,并不是說反應不在等壓下發生,或者同一反應被做成燃料電池放出電能,焓變就不存在了,因為焓變是狀态函數,隻要發生反應,同樣多的反應物在同一溫度和壓力下反應生成同樣多的産物,用同一化學方程式表達時,焓變的數值是不變的。

另外,在反應焓的符号方面加上反應的溫度條件,是因為溫度不同,焓變數值不同。但實驗事實反映焓變随溫度的變化并不太大,當溫度相差不大時,可近似地看作反應焓不随溫度變,以下内容隻作這種近似處理,不考慮焓變随溫度的變化。

上一篇:流行元素

下一篇:真子集

相關詞條

相關搜索

其它詞條