余高奇
焓变(dH)的热力学解析
2024-4-27 23:08
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       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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