焓,比焓,熵

焓：

1、焓是一个热力学系统中的能量参数。

原理

物体中所有分子做热运动的动能和分子势能和分子、原子内部所具有的能量等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：

ΔU1=W

如果物体对外界做功，则W为负值，热力学能增加量ΔU1也为负值，表示热力学能减少。

如果外界既没有对物体做功，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：

ΔU2=Q

如果物体放热，则Q为负值，热力学能增加量ΔU2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：

ΔU=ΔU1+ΔU2=Q+W

因为热力学能U是状态量，所以：

ΔU=ΔU末态-ΔU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）（这里很多人质疑为什么体积不变还做体积功，我解释一下，做功的形式有很多种，有的功不通过体积改变的形式来实现，比如电流做功，但是气体只能做体积功，因为是恒容过程，所以体积功为零，并不是说只做体积功就是说这个过程做功了，只是为了说明W=0）所以W=0，代入热一定律表达式得：

ΔU=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。所谓恒压是指系统的压强p等于环境压强p外，并保持恒定不变，即p=p外=常数。由于过程恒压且只做体积功，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，∴Fh=pV来理解。

将其代入热一定律表达式得：

Q=ΔU-W=U2-U1+(p2V2-p1V1)=(U2+p2V2)-(U1+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——焓，并用符号H表示，所以上式可变为：

Q=H2-H1=ΔH

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且只做体积功的特点，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且只做体积功的特殊条件下，Q=ΔH，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，ΔH>0，所以物质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，ΔH<0，所以生成物的焓小于反应物的焓。

多数对焓熵的计算都是基于查表利用插值法得到的近似值，可用的软件也很多，但当前网络上比较流行的“Easyquery焓熵表1.0”在计算饱和区域附近的焓熵值时会出现很大的误差，甚至在饱和区域附近的过热蒸汽焓值比饱和蒸汽的焓值还要低，所以要慎用。

2、定义式

焓的定义式为：H=U+PV

即一个体系的内能与体系的体积和外界施加于体系的压强的乘积之和，但要注意这里压力与体积的乘积PV 不是体积功。

系统的状态一定，则系统的U,P,V均确定，系统的H也就确定，故焓H是状态函数，其单位为J。因为一定状态下系统的热力学能不知道，所以状态下的焓也不知道。U是广度量，PV是广度量，由：H=U+PV可知焓是广度量，但摩尔焓Hm=H/n和质量焓（比焓）h=H/m均是强度量，两者的单位分别为J .mol-1和J .kg-1 。

对于常压下，焓的定义式子又可以写成：Q=ΔU+pΔV

所以常压下焓的变化量就是热量的变化。

比焓

1、定义：指空气中含有的总热量，简称焓。

1kg或者1mol工质的焓称为比焓，用h表示，即h = u + pv，对应的单位是J/kg 或者J/mol.

78K时，h=6.02kj/kg

300K时，h=79.6kj/kg

熵

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。

1、熵是体系的状态函数，其值与达到状态的过程无关；

2、熵的定义式是：dS=dQ/T，因此计算某一过程的熵变时，必须用与这个过程的始态和终态相同的过程的热

效应dQ来计算。（注：如果这里dQ写为dQR则表示可逆过程热效应，R为reversible；dQ写为dQI 为不可逆过程的热效应，I为Irreversible。）