定义
反应热通常是指:当一个化学反应在恒压以及不作非膨胀功的情况下发生后,若使生成物的温度回到反应物的起始温度,这时体系所放出或吸收的热量称为反应热。化学反应热有多种形式,如:生成热、燃烧热、中和热等。化学反应热是重要的热力学数据,它是通过实验测定的,所用的主要仪器称为“量热计”。
性质
反应热是指当一个化学反应在恒压以及不做非膨胀功的情况下发生后,若使生成物的温度回到反应物的起始温度,这时体系所放出或吸收的热量称为反应热。也就是说,反应热通常是指:体系在等温、等压过程中发生化学的变化时所放出或吸收的热量。化学反应热有多种形式,如:生成热、燃烧热、中和热等。
计算方法
用盖斯定律结合已知反应的反应热求解一些相关反应的反应热时,其关键是设计出合理的反应过程,将已知热化学方程式进行
适当数学运算得未知反应的方程式及反应热,使用盖斯定律时应注意以下问题:
(1)当反应方程式乘以或除以某数时,△H也应乘以或除以某数。
(2)反应方程式进行加减运算时,△H也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”符号,即把△H看做一个整体进行运算。
(3)通过盖斯定律计算并比较反应热的大小时,同样要把△H看做一个整体。
(4)在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互互转化,状态由固→液→气变化时。会吸热;反之会放热。
(5)当设计的反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。
应用
热力学第一定律是能量守恒定律。热力学第二定律有几种表述方式:其中一种是开尔文-普朗克表述,不可能从单一热源吸取热量,并将这热量完全变为功,而不产生其他影响。热力学第三定律通常表述为绝对零度时,所有纯物质的完美晶体的熵值为零,或者绝对零度(T=0K)不可达到。
热力学三大定律
1.第一定律
热力学第一定律本质上与能量守恒定律是的等同的,是一个普适的定律,适用于宏观世界和微观世界的所有体系,适用于一切形式的能量。
内容:一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。(如果一个系统与环境孤立,那么它的内能将不会发生变化>)
2.第二定律
热力学第二定律有几种表述方式:
克劳修斯表述:热量可以自发地从温度高的物体传递到较冷的物体,但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体;
开尔文-普朗克表述:不可能从单一热源吸取热量,并将这热量完全变为功,而不产生其他影响。
熵表述:随时间进行,一个孤立体系中的熵不会减小。
3.第三定律n热力学第三定律通常表述为绝对零度时,所有纯物质的完美晶体的熵值为零。或者绝对零度(T=0K即-273.15℃)不可达到。
R.H.否勒和E.A.古根海姆还提出热力学第三定律的另一种表述形式:任何系统都不能通过有限的步骤使自身温度降低到0K,称为0K不能达到原理。
公式
Qp=△U+p△V=△U+RT∑vB(g)
式中△U≡U终态-U始态≡U反应产物-U反应物,式中∑vB(g)=△n(g)/mol,即发生1mol反应,产物气体分子总数与反应物气体分子总数之差。由该式可见,对于一个具体的化学反应,等压热效应与等容热效应是否相等,取决于反应前后气体分子总数是否发生变化,若总数不变,系统与环境之间不会发生功交换,于是,Qp=QV;若总数减小,对于放热反应∣Qp∣>∣QV∣,等压过程放出热多于等容过程放出热,;若反应前后气体分子总数增加,对于放热反应,∣Qp∣<∣QV∣,反应前后内能减少释放的一部分能量将以做功的形式向环境传递,放出的热少于等容热效应。同样的,对于吸热反应也可以类推得到。
将上式展开又可得到:
Qp=△U+p△V=(U终态-U始态)+p(U终态-U始态)
=(U终态+pU终态)-(U始态+pU始态)
由于U、p、V都是状态函数,因此U+pV也是状态函数,为此,我们定义一个新的状态函数,称为焓,符号为H,定义式为H≡U+pV,于是:
△H=H终态-H始态=Q
意义
化学反应在等温等压下发生,不做其他功时,反应的热效应等于系统的状态函数焓的变化量。
要定义焓这个函数,其原因是由于其变化量是可以测定的(等于等温等压过程不做其它功时的热效应),具有实际应用的价值。这样处理,包含着热力学的一个重要思想方法:在一定条件下发生一个热力学过程显现的物理量,可以用某个状态函数的的变化量来度量。QV=△U、Qp,都是这种思想方法的具体体现。在随后的讨论中,这种思想方法还将体现。
应当指出,焓变在数值上等于等温等压热效应,这只是焓变的度量方法,并不是说反应不在等压下发生,或者同一反应被做成燃料电池放出电能,焓变就不存在了,因为焓变是状态函数,只要发生反应,同样多的反应物在同一温度和压力下反应生成同样多的产物,用同一化学方程式表达时,焓变的数值是不变的。
另外,在反应焓的符号方面加上反应的温度条件,是因为温度不同,焓变数值不同。但实验事实反映焓变随温度的变化并不太大,当温度相差不大时,可近似地看作反应焓不随温度变,以下内容只作这种近似处理,不考虑焓变随温度的变化。



















