化学家通常使用称为焓( H em>)的属性来描述化学过程和物理过程的热力学。焓定义为系统内部能量( E em>)与其压力( P em>)和体积( V em>的数学乘积之和>): p>
焓是一种状态函数。特定物质的焓值不能直接测量;只能确定化学或物理过程的焓变。对于在恒定压力(许多化学和物理变化的常见条件)下发生的过程,焓变(Δ H em>)为: p>
数学乘积 P em>Δ V em>表示功( w em>),即膨胀或压力-体积功。按照它们的定义,< V em>和w的算术符号将始终相反: p>
代入该方程式和恒定压力下内能的定义(Δ E em> = q em> p sub> + w em>)到焓变方程中得出: p>
其中 q em> p sub>是在恒定压力下的反应热。 p>
因此,如果化学或物理过程是在恒定压力下进行的,而唯一的功是由膨胀或收缩引起的( PV em>功),则热流( q < / em> p sub>)和该过程的焓变(Δ H em>)相等。 p>
运行本生灯时散发的热量等于发生的甲烷燃烧反应的焓变,因为它发生在基本恒定的大气压下。化学家通常在正常大气条件下,恒定外压和 q em> p sub> =&Delta; H em>的条件下进行实验,这使焓成为最方便的选择确定化学反应的热变化。 p>
焓变的负值&lt; H em>&lt; 0表示放热反应(热量散发到周围环境);正值&lt; H em>&gt; 0表示吸热反应(从周围环境吸收的热量)。如果化学方程式的方向相反,则其 H em>的算术符号会更改(在一个方向上吸热的过程在相反方向上放热)。 p>
从概念上讲,Δ E em>(热量和功的度量)和Δ H em>(恒定压力下的热量的度量)都表示状态函数的变化对于系统。在体积变化的过程中,Δ V em>小(冰融化),而Δ E em>和Δ H em>相同。但是,如果体积变化很大(水蒸发),则作为功率传递的能量将很大。因此,&lt; E em>和&Delta; H em>的值明显不同。 p>
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