作者realtemper (精彩不亮丽)
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标题Re: [问题] 化学里面提到的化学能
时间Wed Aug 10 17:59:55 2011
※ 引述《suyushan (小干)》之铭言:
: 请问一下
: 化学里面常常提到所谓的化学能
: 例如要达到这个反应要吸收多少能量
: 这个能量对应到物理里面
: 应该要用什麽观点去解释阿?
你说的东西叫做 enthalpy change(热含量变化),
enthalpy 就是热力学里面的 H = E + PV。
化学反应的反应热通常以 ΔH 来表示,而不是 ΔE,
原因是化学反应通常在定压、定温、开管式的环境中进行,
因此反应前後的能量变化计有两项:
(1)内能 E 的变化
(2)环境对系统所作的 PV 功(因为系统会膨胀或收缩)
两项相加,才是你所谓系统「吸收的能量」。
在定压条件下,一个简单的解读方法是:
∵dH = dE + Vdp + PdV = dE + dW = dQ
^^^ ^^^ ↑
0 dW 1st law
∴积分得到 ΔH = Q
而Q的意义,便是环境提供的能量,是我们可以直接测量的。
(国中理化不是会告诉你,酒精灯每秒提供几大卡的热量吗?那个就是Q)
另外,如果化学反应是在定容条件下进行,那麽所量到的 ΔH 与 ΔE 并无差别。
从手册查找 ΔH 的时候,我记得通常会注明是哪一种。
如果需要从定容的 ΔE 推算定压的 ΔH,
只要把 PΔV 项加回去就可以了(当然 ΔV 要另外查)。
: 是自由能吗?
不是。普化范围里头,自由能是用来看相变的。
Gibbs Free Energy G = H - TS
若是相变过程,因温度固定,故 ΔG = ΔH - TΔS
^^^ ^^^^
可直接测量 要推算
如何推算 ΔS?
只要测量 ΔG = 0(即两相平衡)时的温度 T 与热含量变化 ΔH,即可得到
ΔS = ΔH/T
关於「ΔG < 0 反应才会自发进行」这句叙述,最简单的解读方法是
ΔG/T = ΔH /T - ΔS = -ΔH /T - ΔS = -ΔS - ΔS
sys sys env sys env sys
因为热力学第二定律要求任何过程必须满足
ΔS + ΔS = ΔS >= 0
env sys universe
所以 ΔG/T < 0 ==> ΔG< 0。
附带一提,若是在定容条件下,
决定反应是否自发进行的物理量为 Helmholtz free energy A = E - TS
ΔA = ΔE - TΔS(定温)
其解读同 Gibbs free energy
但是普化里头并未区分 ΔG 与 ΔA
乃是因为定容条件下 ΔE = ΔH,所以 ΔA = ΔG。
: 又或是有没有什麽相关的资料可以参考一下?
: 烦请各位大大解惑了QQ
wiki应该有,普化(或物化)与热物理课本应该也会写,
观念是完全相通的,
只是普化课本不强调热力学的基本观念、热物课本不强调实验上的考量而已....
(虽说不强调但其实还是会提,只是不一定讲得那麽细,
毕竟各有各的教学重点。)
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补充了 Helmholtz free energy
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