物理化学：1-3 焓(enthalpy)

1、1.5 1.5 焓焓(enthalpy)(enthalpy) 封闭体系封闭体系发生一变化，发生一变化，只做体积功只做体积功而不做其它而不做其它功功(如电功等如电功等)，则有，则有: dU=Q - p外外dV 等容等容条件下条件下, dV = Qv=dU Qv=U 对封闭体系非体积功为零的定容过程对封闭体系非体积功为零的定容过程, ,系统所吸系统所吸收的热全部用于增加系统的内能收的热全部用于增加系统的内能,U ,U 可以用恒容可以用恒容条件下的热效应来测量。条件下的热效应来测量。 对对定压过程定压过程，因为，因为p外外=p始始=p终终，因此，因此， U = Qp- p外外V Qp =U +p外外

2、V =(U2-U1)+p外外(V2-V1) =(U2+p2V2)-(U1+p1V1) 定义式定义式: H=U +pV 这一新的状态函数叫做这一新的状态函数叫做“焓焓”，用符号，用符号H表示。表示。 Qp=H2-H1=H 对对封闭体系非体积功为零的定压过程封闭体系非体积功为零的定压过程，系统所，系统所吸收的热全部用于增加系统的焓，吸收的热全部用于增加系统的焓，HH 可以用恒压条可以用恒压条件下的热效应来测量。件下的热效应来测量。 pQH 下面哪个过程适合公式下面哪个过程适合公式（1 1） 298K298K、101.325kPa101.325kPa下电解下电解CuSOCuSO4 4 水溶液水溶液（

3、2 2） 298K298K、101.325kPa101.325kPa下冰熔化成水下冰熔化成水（3 3）气体从状态气体从状态等温可逆变化到状态等温可逆变化到状态（4 4）理想气体从理想气体从1013.25kPa1013.25kPa反抗恒定外压反抗恒定外压 101.325kPa101.325kPa膨胀膨胀pQH 例31.6 1.6 热热 容容(heat capacity)(heat capacity) 均相且组成不变的封闭体系均相且组成不变的封闭体系, ,在非体积功为零的情况在非体积功为零的情况下下, ,每升高单位温度所需要吸收的热定义为每升高单位温度所需要吸收的热定义为热容热容。 温度变化很小时

4、温度变化很小时: 热容的量纲热容的量纲: Jk -1dTQC1、Cv 和和 Cp 定容过程的热容叫恒容热容，即定容过程的热容叫恒容热容，即C CV V 定容热容就是均相定组成的封闭系统在无非体积功定容热容就是均相定组成的封闭系统在无非体积功、定容条件下，内能随温度的变化率。定容条件下，内能随温度的变化率。 dU =CVdTVvvTUdTQCdTCQUVv 定压热容，用符号定压热容，用符号Cp Cp 表示，其定义为表示，其定义为 定压热容就是均相定组成的封闭系统定压热容就是均相定组成的封闭系统, ,无无非体积功非体积功、恒压条件下，焓随温度的变化率。恒压条件下，焓随温度的变化率。 dH=CpdT

5、 PppTHdTQC）（dTCQHpp摩尔热容摩尔热容Cm：物质的量为：物质的量为1mol的热容，的热容， 包括包括CP,m ，CV ,m 。 量纲：量纲：J K-1 mol -1 CP=nCP,m, CV=nCV,m2 2 热容与温度的关系热容与温度的关系 物质的热容都与温度有关，物质的热容都与温度有关， 经验公式有下列两种形式：经验公式有下列两种形式： Cp,m= a + bT + cT 2 2,T cbTaCmpCp,m是定压摩尔热容；是定压摩尔热容；T是绝对温度；是绝对温度； a、b、c、c是经验常数。是经验常数。例例5 5 标准压力下，标准压力下，2 2 molmol 5050的液态

6、水变成的液态水变成150150的水的水 蒸气，求过程的热。蒸气，求过程的热。 已知：已知：C Cp,mp,m, ,水水 = 75.31= 75.31J JK K-1-1molmol-1-1 C Cp,mp,m, ,水蒸气水蒸气 = = 33.4733.47J JK K-1-1molmol-1-1 水在水在100100及标准压力下的蒸发热为及标准压力下的蒸发热为 vapvapH H m m = 40.67 = 40.67 kJkJmolmol-1-1。2mol H2O(l), 50,101325Pa,101325Pa2mol H2O(g), 150,101325Pa,101325Pa分析2mol

7、 H2O(l), 100,101325Pa,101325Pa2mol H2O(g), 100,101325Pa,101325PaQ1Q2Q3解解: :(1) (1) 5050的水的水升温升温为为100100的水的水 Q QP1P1=nC=nCp,m1p,m1(T(Tb b-T-T1 1) ) = =2 275.3175.31(373-323)(373-323)J J =7531 J=7.531 kJ =7531 J=7.531 kJ (2) (2)水的水的汽化汽化过程过程 Q QP P2 2= = n n H H m m =(2 =(240.67)KJ=81.34 kJ40.67)KJ=81.34 kJ 例题例题(3)100(3)100的水蒸气的水蒸气升温升温到到150150 Q Qp3p3= =n nC Cp,m2p,m2( (T T2 2-T-Tb b) ) =2 =233.4733.47(423-373)J(423-373)J =3347J=3.347 kJ =3347J=3.347 kJ 全过程的热全过程的热 Q Qp p= =Q Qp1p1+ +Q Qp2p2+ +Q Qp3p3 =(7.53+81.34+3.35