余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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焓变(dH)的热力学解析

已有 472 次阅读 2024-4-27 23:08 |系统分类:教学心得

       本文拟结合准静态过程假说,解析热力学过程焓变(dH)的物理意义,供参考.

  1. 热力学第一定律的微分表示式

    准静态过程假说[1,2]认为:热力学能变是由热量、体势变及有效功共同构成,参见如下式(1)所示:

    dUQWVW'           (1)

    式(1)中“QWVW'”分别代表热量、体势变及有效功;“U”表示热力学能.

    准静态过程假说将元熵过程的热量及体势变分别定义为:

    δQ=TdS         (2)

    δWV=-pdV     (3)

    将式(2)及(3)分别代入式(1)可得:

    dU=TdS -pdV+δW'           (4)

    式(4)称热力学第一定律微分表示式.

  2. 焓变的微分表示式

    将“U=H-pV”代入式(4),并整理可得:

    dH=TdS +VdpW' =δQ+(-δWY)+δW'           (5)

  3. 式(5)称焓变的微分表示式

    式(5)显示热力学过程的焓变由热量、负压势变(–δWY)与有效功三部分构成.

    2.1 恒压

       恒压(dp=0)条件下,式(5)可化简为:

       dH=TdS +δW' =δQpW'          (6) 

       式(6)显示:恒压条件下,热力学过程的焓变由恒压热效应及有效功共同构成.

   2.2 恒压及有效功为0

       恒压(dp=0)及有效功(δW')为0条件下,式(5)可化简为:

        dH=TdS=δQp       (7)

       式(7)显示:恒压及有效功为0条件下,热力学过程的焓变等于恒压热效应.

备注:“有效功为0”的热力学过程通常包括①单纯的pVT变化;②建立平衡的化学反应(或相变)等.

   3. 结论

      ⑴焓变的微分表示式为:dH=TdS +VdpW' =δQ+(-δWY)+δW';

      ⑵恒压条件下,热力学过程的焓变由恒压热效应及有效功共同构成;

      ⑶恒压及有效功为0条件下,热力学过程的焓变等于恒压热效应.

参考文献

[1]余高奇. 热力学第一定律研究. 科学网博客, 2021,8.

[2]余高奇. 热力学过程的基本概述. 科学网博客,2023,1.



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