焓和熵你必须掌握的知识学习资料Word文档下载推荐.docx

1、个别分子的运动现象（速度大小和方向）是 偶然的，但从大量分子整体来看，在一定条件下，它们遵循着一定的统计规 律，与热运动有关的宏观量温度，就是大量分子热运动的统计平均值。分 子动能与温度有关，温度越高，分子的平均动能就越大，反之越小。所以从分 子动理论的角度看，温度是物体分子热运动的平均动能的标志（即微观含义，分子间存在相互作用力，即化学上所说的分子间作用力（范德华力）。分 子间作用力是分子引力与分子斥力的合力，存在一距离 r0 使引力等于斥力，在 这个位置上分子间作用力为零。分子引力与分子斥力都随分子间距减小而增 大，但是斥力的变化幅度相对较大，所以分子间距大于 r0 时表现为引力，小于 r

2、0时表现为斥力。因为分子间存在相互作用力，所以分子间具有由它们相对位 置决定的势能，叫做分子势能。分子势能与弹簧弹性势能的变化相似。物体的 体积发生变化时，分子间距也发生变化，所以分子势能同物体的体积有关系。物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的热力学能， 也叫做内能。热力学能与动能、势能一样，是物体的一个状态量。初中我们学过，改变物体内能的方式有两个：做功和热传递。 一个物体，如果它跟外界不发生热交换，也就是它既没有吸收热量也没有 放出热量，则外界对其做功等于其热力学能的增量：AJ仁W如果物体对外界做功，则 W为负值，热力学能增加量 U1也为负值，表示 热力学能减少。如果外界

3、既没有对物体做功，物体也没有对外界做功，那么物体吸收的热 量等于其热力学能的增量：AJ2=Q如果物体放热，则Q为负值，热力学能增加量 U2也为负值，表示热力学 能减少。一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，那么物体热 力学能的增量等于外界对物体做功加上物体从外界吸收的热量，即：AJ= AJ1+ AJ2=Q+W因为热力学能 U 是状态量，所以：AJ= AJ末态-AU初态=Q+W上式即热力学第一定律的表达式。化学反应都是在一定条件下进行的，其中以恒容与恒压最为普遍和重要。在密闭容器内的化学反应就是恒容过程。因为系统体积不变，而且只做体 积功（即通过改变物体体积来对物体做功，使物体内

4、能改变，如在针管中放置 火柴头，堵住针头并压缩活塞，火柴头会燃烧），所以 W=0，代入热一定律表达式得：AJ=Q它表明恒容过程的热等于系统热力学能的变化，也就是说，只要确定了过 程恒容和只做体积功的特点， Q 就只决定于系统的初末状态。在敞口容器中进行的化学反应就是恒压过程。所谓横压是制系统的压强 p 等于环境压强p外，并保持恒定不变，即p=p外二常数。由于过程恒压和只做体 积功，所以：W=W 体积=-p 外（V2-V1）=-（p2V2-p1V1）其中W为外界对系统做的功，所以系统对外做功为负。压强乘以体积的改 变量是系统对外做的功，可以按照 p=F/S，V=Sh，二Fh=pV来理解。将其代入

5、热一定律表达式得：Q=AJ-W=J2-J1+（p2V2-p1V1）=（J2+p2V2）-（J1+p1V1）因为 U+pV 是状态函数（即状态量）的组合（即一个状态只有一个热力学 能U，外界压强p和体积V），所以将它定义为一个新的状态函数一一焓，并 用符号 H 表示，所以上式可变为：q=H2-H仁 AH它表明恒压过程中的热等于系统焓的变化，也就是说，只要确定了过程恒 压和只做体积功的特点，Q就只决定于系统的初末状态。焓的物理意义可以理解为恒压和只做体积功的特殊条件下， Q=H，即反应的热量变化。因为只有在此条件下，焓才表现出它的特性。例如恒压下对物 质加热，则物质吸热后温度升高， H0,所以物质

6、在高温时的焓大于它在低温 时的焓。又如对于恒压下的放热化学反应， H gG+rR其中 e、f、g、r 为化学计量系数。若各物质的温度相同，且均处于热化学 标准状态，则 g mol G 和 r mol R 的焓与 e mol E 和 f mol F 的焓之差，即为该反 应在该温度下的标准摩尔反应焓或标准摩尔反应热，符号为厶rH（T），其中下标“”指反应，“”指反应时的热力学温度，m”指吒1mol,ArH的单位为kJmol-1 gG+rR,可以写成：O=gG+rR-eE-fF二刀 vBBB式中，B代表反应物或产物，vB为相应的化学计量系数，对反应物取负 值，对产物取正值。根据相关计量标准，对于化学

7、反应 0二刀vBB，若任一物质B物质的量，初始状态时为nB0,某一程度时为nB，则反应进度E的定义为：=（n B-nB0）/vB= &B/vB由此可以概括出如下几点：对于指定的化学计量方程式，vB为定值，E随B物质的量的变化而变化，所以可用E度量反应进行的深度。由于vB的量纲为1， AnB的单位为mol，所以E的单位也为mol。对于反应eE+fF gG+rR，可以写出：= AiE/vE= AnF/vF= AnG/vG= AnR/vR对于指定的化学计量方程式，当A nB的数值等于vB时，则E=1mol。熵 熵 entropy编辑本段 简介物理名词 ,用热量除温度所得的商 ,标志热量转化为功的程度

8、物理意义：物质微观热运动时，混乱程度的标志 热力学中表征物质状态的参量之一，通常用符号 S 表示。在经典热力学中，可用增量定义为dS= （dQ/T），式中T为物质的热力学温度；dQ为熵增过 程中加入物质的热量。下标“可逆”表示加热过程所引起的变化过程是可逆的。 若过程是不可逆的，则dS （dQ/T）不可逆。单位质量物质的熵称为比熵，记为 s。熵最初是根据热力学第二定律引出的一个反映自发过程不可逆性的物质状态 参量。热力学第二定律是根据大量观察结果总结出来的规律，有下述表述方 式：热量总是从高温物体传到低温物体，不可能作相反的传递而不引起其他 的变化；功可以全部转化为热，但任何热机不能全部地、连

9、续不断地把所接 受的热量转变为功（即无法制造第二类永动机）；在孤立系统中，实际发生 的过程总使整个系统的熵值增大，此即熵增原理。摩擦使一部分机械能不可逆 地转变为热，使熵增加。热量 dQ由高温（T1）物体传至低温（T2）物体，高温物体 的熵减少dS1=dQ/T1,低温物体的熵增加dS2=dQ/T2,把两个物体合起来当成 一个系统来看，熵的变化是dS= dS2- dS1 0,即熵是增加的。物理学上指热能除以温度所得的商，标志热量转化为功的程度。科学技术上泛指某些物质系统状态的一种量（li mg）度，某些物质 系统状态可能出现的程度。亦被社会科学用以借喻人类社会某些状态的程度。在信息论中，熵表示的

10、是不确定性的量度。只有当你所使用的那个特定系统中的能量密度参差不齐的时候，能量 才能够转化为功，这时，能量倾向于从密度较高的地方流向密度较低的地方， 直到一切都达到均匀为止。正是依靠能量的这种流动，你才能从能量得到功。江河发源地的水位比较高，那里的水的势能也比河口的水的势能来得大。由于这个原因，水就沿着江河向下流入海洋。要不是下雨的话，大陆上所 有的水就会全部流入海洋，而海平面将稍稍升高。总势能这时保持不变。但分 布得比较均匀。正是在水往下流的时候，可以使水轮转动起来，因而水就能够做功。 处在同一个水平面上的水是无法做功的，即使这些水是处在很高的高原上，因 而具有异常高的势能，同样做不了功。在

11、这里起决定性作用的是能量密度的差 异和朝着均匀化方向的流动。熵是混乱和无序的度量。熵值越大，混乱无序的程度越大。我们这个 宇宙是熵增的宇宙。热力学第二定律体现的就是这个特征。生命是高度的有 序，智慧是高度的有序，在一个熵增的宇宙为什么会出现生命？会进化出智 慧？（负熵） 。热力学第二定律还揭示了：局部的有序是可能的，但必须以其 他地方的更大无序为代价。人生存，就要能量，要食物，要以动植物的死亡 （熵增）为代价。万物生长靠太阳。动植物的有序又是以太阳核反应的衰竭（熵增） 或其他形式的熵增为代价的。人关在完全封闭的铅盒子里，无法以其他地方的 熵增维持自己的负熵。在这个相对封闭的系统中，熵增的法则破

12、坏了生命的有 序。熵是时间的箭头，在这个宇宙中是不可逆的。熵与时间密切相关。如果时 间停止“流动”，熵增也就无从谈起。“任何我们已知的物质能关住”的东西，不是 别的，就是“时间”。低温关住的也是“时间”。生命是物质的有序“结构”。“结构” 与具体的物质不是同一个层次的概念。就像大厦的建筑材料和大厦的式样不是 同一个层次的概念一样。生物学已经证明，凡是上了岁数的人，身体中的原子 ,已经没有一个是刚出生时候的了。但是，你还是你，我还是我，生命还在延 续。倒是死了的人，没有了新陈代谢，身体中的分子可以保留很长时间。意识 是比生命更高层次的有序，可以在生命之间传递。说到这里，我想物质与意识 的层次关系

13、应该比较清楚了。（摘自人民网 BBS 论坛）不管对哪一种能量来说，情况都是如此。在蒸汽机中，有一个热库把 水变成蒸汽，还有一个冷库把蒸汽冷凝成水。起决定性作用的正是这个温度 差。在任何单一的、毫无差别的温度下不管这个温度有多高是不可能 得到任何功的。“熵”ntropy）是德国物理学家克劳修斯（Rudolf Clausius, 1822 -1888）在1850 年创造的一个术语，他用它来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程 度。能量分布得越均匀，熵就越大。如果对于我们所考虑的那个系统来说，能 量完全均匀地分布，那么，这个系统的熵就达到最大值。在克劳修斯看来，在一个系统中，如果听任它自然发展，那么，能量 差总是倾向于消除的。让一个热物体同一个冷物体相接触，热就会以下面所说 的方式流动：热物体将冷却，冷物体将变热，直到两个物体达到相同的温度为 止。如果把两个水库连接起来，并且其中一个水库的水平面高于另一个水库， 那么，万有引力就会使一个水库的水面降低，而使另一个水面升高，直到两个 水库的水面均等，而势能也取平为止