焓、熵物理意义 - 360文档中心

化学反应中的熵变与焓变

化学反应中的熵变与焓变在化学领域中，反应的熵变与焓变是两个重要的热力学量，它们能够帮助我们理解和预测化学反应的方向性以及反应热力学性质的变化。

本文将介绍熵变与焓变的概念和计算方法，并探讨它们在化学反应中的应用。

一、熵变的概念与计算熵是描述系统无序程度的物理量，熵的增加代表着系统的无序程度增加。

在化学反应中，反应物向生成物转化的过程常常伴随着熵的变化，即熵的增加或减少。

反应的熵变（ΔS）可以通过计算反应物与生成物之间的差异来得到。

熵变的计算公式为：ΔS = ΣnS(生成物) - ΣnS(反应物)其中，ΔS表示熵变，ΣnS(生成物)表示生成物的摩尔熵总和，ΣnS(反应物)表示反应物的摩尔熵总和，n表示物质的摩尔数，S表示物质的摩尔熵。

二、焓变的概念与计算焓是描述系统热能的物理量，它包括系统的内能和对外界所做的功。

在化学反应中，反应物向生成物转化的过程常常伴随着焓的变化，即焓的增加或减少。

反应的焓变（ΔH）可以通过计算反应物与生成物之间的差异来得到。

焓变的计算公式为：ΔH = ΣnH(生成物) - ΣnH(反应物)其中，ΔH表示焓变，ΣnH(生成物)表示生成物的摩尔焓总和，ΣnH(反应物)表示反应物的摩尔焓总和，n表示物质的摩尔数，H表示物质的摩尔焓。

三、熵变与焓变的关系熵变与焓变之间存在着一定的关系，即吉布斯自由能（G）的关系式：ΔG = ΔH - TΔS其中，ΔG表示吉布斯自由能的变化，ΔH表示焓变，ΔS表示熵变，T表示温度。

根据上述关系式，可以得知当ΔG小于零时，反应是自发进行的；当ΔG大于零时，反应是不自发的；当ΔG等于零时，反应处于平衡状态。

四、熵变与焓变的应用熵变与焓变的概念和计算方法能够帮助我们理解和预测化学反应的方向性和热力学性质的变化。

在实际应用中，我们可以利用熵变和焓变的数值来判断反应的进行方向以及预测反应的热力学特性。

1. 方向性预测：当反应物的熵变与焓变之和（TΔS + ΔH）为负时，反应是自发进行的；当反应物的熵变与焓变之和为正时，反应是不自发的。

解读“焓”与“熵”

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编年史 @ 制冷原理
曹小军 2014-6-7
以生成物的焓小于反应物的焓。 2. 如果单纯通过热传递来改变物体的内能，内能的变化可以用传递热量的多少来度量，这时物体内能的增加（或减少)量△U 就等于外界吸收（或对外界放出）热量 Q 的数值，即△U=Q。 3. 在做功和热传递同时存在的过程中，物体内能的变化，则要由做功和所传递的热量共同决定。在这种情况下，物体内能的增量△U 就等于从外界吸收的热量 Q 和对外界做功 W 之和。即△U=W+Q 能量守恒定律：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转移和转化的过程中，能量的总量不变。能量的多样性：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等，可见，在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应。不同形式的能量转化： “摩擦生热”是通过克服摩擦力做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能。。。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且这一转化过程是通过做功来完成的。能量守恒的意义： 1.能的转化与守恒是分析解决问题的一个极为重要的方法，它比机械能守恒定律更普遍。例如物体在空中下落受到阻力时，物体的机械能不守恒，但包括内能在内的总能量守恒。 2. 能量守恒定律是 19 世纪自然科学中三大发现之一，也庄重宣告了第一类永动机幻想的彻底破灭。 3.能量守恒定律是认识自然、改造自然的有力武器，这个定律将广泛的自然科学技术领域联系起来。第一类永动机不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器。其不可能存在，因为违背的能量守恒定律。热力学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总是不会减少。——“熵”的引入熵在热力学中是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。有了熵的概念，热力学第二定律可以从数学上表述为熵增加原理，他揭示了自然界中这样的一个事实：在一个可逆的过程中，系统的熵越大，就越接近平衡状态，虽然此间能量的数量不变，但可供利用或者是转化的能量却是越来越少。意义：在可逆微变化过程中，熵的变化等于系统从热源吸收的热量与热源的热力学温度之比，可用于度量热量转变为功的程度。在不可逆微变化过程中，实际发生的过程总使整个系统的熵值增大，此即熵增原理，熵的增加就意味着有效能量的减少，一定的能量就被转化成了不能再做功的无效能量。就这样，热力学第一定律阐明了热在转化过程中各种能量总是保持不变的规律，熵增加原理则定量地揭示出宏观过程的方向性和限度，两个定律相互交织，构成了一幅完整的图画，使人们对热现象的能量转化过程的基本特征有了全面的认识。关系

关于焓和熵的概念

关于焓和熵的概念熵和焓的概念(2008-11-22 15:23:21)转载标签：杂谈解释1、焓是物体的一个热力学能状态函数。

在介绍焓之前我们需要了解一下分子热运动、热力学能和热力学第一定律：1827年，英国植物学家布朗把非常细小的花粉放在水面上并用显微镜观察，发现花粉在水面上不停地运动，且运动轨迹极不规则。

起初人们以为是外界影响，如振动或液体对流等，后经实验证明这种运动的的原因不在外界，而在液体内部。

原来花粉在水面运动是受到各个方向水分子的撞击引起的。

于是这种运动叫做布朗运动，布朗运动表明液体分子在不停地做无规则运动。

从实验中可以观察到，布朗运动随着温度的升高而愈加剧烈。

这表示分子的无规则运动跟温度有关系，温度越高，分子的无规则运动就越激烈。

正因为分子的无规则运动与温度有关系，所以通常把分子的这种运动叫做分子的热运动。

在热学中，分子、原子、离子做热运动时遵从相同的规律，所以统称为分子。

既然组成物体的分子不停地做无规则运动，那么，像一切运动着的物体一样，做热运动的分子也具有动能。

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，他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，宏观：表示物体的冷热程度）。

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r0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。

关于焓和熵的概念

关于焓和熵的概念熵和焓的概念(2008-11-22 15:23:21)转载标签：杂谈解释1、焓是物体的一个热力学能状态函数。

在介绍焓之前我们需要了解一下分子热运动、热力学能和热力学第一定律：1827年，英国植物学家布朗把非常细小的花粉放在水面上并用显微镜观察，发现花粉在水面上不停地运动，且运动轨迹极不规则。

起初人们以为是外界影响，如振动或液体对流等，后经实验证明这种运动的的原因不在外界，而在液体内部。

原来花粉在水面运动是受到各个方向水分子的撞击引起的。

于是这种运动叫做布朗运动，布朗运动表明液体分子在不停地做无规则运动。

从实验中可以观察到，布朗运动随着温度的升高而愈加剧烈。

这表示分子的无规则运动跟温度有关系，温度越高，分子的无规则运动就越激烈。

正因为分子的无规则运动与温度有关系，所以通常把分子的这种运动叫做分子的热运动。

在热学中，分子、原子、离子做热运动时遵从相同的规律，所以统称为分子。

既然组成物体的分子不停地做无规则运动，那么，像一切运动着的物体一样，做热运动的分子也具有动能。

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，他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，宏观：表示物体的冷热程度）。

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r0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。

熵焓自由能

熵.熵：热量与温度之商乘坐熵，记作S。

S=Q/T.熵变;熵的变化量称为熵变，记作ΔSΔS=ΔQ/T.Q为系统吸收的热量，T为系统的温度。

熵变等于系统从热源吸收的热量与系统的热力学温度之比，可用于度量热量转变为功的程度。

熵表示热量转化为功的程度，也表示系统中的无序程度，1、熵越大，其做功能力下降，无序程度增加。

2、熵是表示物质系统状态的一个物理量，它表示该状态可能出现的程度。

、3、孤立体系（即绝热体系）中实际发生的过程必然要使它的熵增加。

4、对于纯物质的晶体，在热力学零度时，熵为零.热力学第三定律：有两种表述形式。

表述1：不可能用有限个手段和程序使一个物体冷却到绝对温度零度。

表述2：一切纯物质的晶体，在热力学零度时，熵为零。

标准熵：1mol物质在标准状态下所计算出的熵值，称标准摩尔熵，简称标准熵。

用STq表示，单位：J·mol-1·K－1熵的规律：(1)同一物质，气态熵大于液态熵，液态熵大于固态熵；STq(g)>STq(l)>STq(s)SqH2O(g)>H2O(l)>H2O(s)(2)相同原子组成的分子中，分子中原子数目越多，熵值越大；SqO2(g)<SqO3(g)SqNO(g)<SqNO2(g)<SqN2O4(g)SqCH2=CH2(g)<SqCH3-CH3(g)(3)相同元素的原子组成的分子中，分子量越大,熵值越大；SqCH3Cl(g)<SqCH2Cl2(g)<SqCHCl3(g)(4)同一类物质，摩尔质量越大，结构越复杂，熵值越大；SqCuSO4(s)<SqCuSO4·H2O(s)<SqCuSO4·3H2O(s)<SqCuSO4·5H2O(s)SqF2(g)<SqCl2(g)<SqBr2(g)<SqI2(g)(5)固体或液体溶于水时，熵值增大，气体溶于水时，熵值减少。

简述热力学能、焓、熵的概念。

热力学是研究物质的能量转化和宏观物理性质的学科，其中热力学能、焓、熵是热力学中的三个重要概念。

热力学能是指系统在温度为T时所具有的能量，它是系统的
内能U与温度T的乘积。

内能是指系统中分子的运动、振动、转动等各种形式的能量总和。

热力学能是一个状态函数，只与系统的初始状态和最终状态有关，与系统的具体过程无关。

焓是指系统在恒压过程中所具有的能量，它等于系统内能U
加上系统所对外界做的功pV。

其中p为压强，V为体积。

焓
是一个状态函数，只与系统的初始状态和最终状态有关，与系统的具体过程无关。

焓可以用于描述化学反应中放热或吸热的过程。

熵是指系统的无序程度，它是热力学中最基本的概念之一。

熵增加代表着系统越来越无序，而熵减少则代表着系统越来越有序。

熵是一个状态函数，只与系统的初始状态和最终状态有关，与系统的具体过程无关。

熵增定律是指在孤立系统中，熵不断增加，直到达到最大值。

总之，热力学能、焓、熵是热力学中非常重要的概念，它们可以用于描述物质在不同条件下的能量转化和物理性质变化。

了
解这些概念可以帮助我们更好地理解自然界中许多现象，并且在工程领域中也有着广泛的应用。

熵与焓的公式范文

熵与焓的公式范文熵与焓是热力学中的两个重要概念，它们在描述热力学系统中物质转换和能量传递过程中起着关键作用。

本文将详细介绍熵与焓的定义、计算公式以及它们的物理意义。

首先，我们来了解一下熵的概念。

熵是热力学中用来描述系统无序程度的物理量，也可以理解为系统的混乱程度。

一个热力学系统越有序，其熵值越低；而一个热力学系统越无序，其熵值越高。

熵的单位是焦耳每开尔文（J/K），记作S。

熵的计算公式可以通过熵变的定义来推导，熵变（ΔS）是指在过程中系统的熵变化。

对于一个可逆过程，其熵变可以通过以下公式计算：ΔS= ∫_initial^final (δQ / T)其中，δQ表示系统在过程中吸收或放出的微小热量，T表示系统的温度，∫_initial^final表示积分运算的过程。

如果考虑到熵是一个状态函数，即不依赖于路径的选择，我们可以使用初始和最终状态的差值来计算熵变，即：ΔS = S_final - S_initial接下来，我们将介绍焓的概念以及其计算公式。

焓是热力学中一个重要的物理量，表示系统中的能量与压力的组合。

它是温度和压力的函数，用来描述系统的能量转化和传递过程。

焓的单位是焦耳（J），记作H。

对于恒温恒压过程，焓的计算公式可以通过热力学第一定律推导得到：ΔH=ΔU+PΔV其中，ΔH表示焓变，ΔU表示内能变化，P表示系统的压强，ΔV表示体积变化。

该公式表明焓变是内能变化与压力-体积做功之和。

对于焓的计算公式，我们还可以使用摩尔焓（H_mol）来表示。

摩尔焓是焓与物质摩尔量（n）的比值，它的单位是焦耳每摩尔（J/mol）。

摩尔焓的计算公式为：H_mol = H / n总结起来，熵和焓是热力学中常用的两个物理量，它们有着重要的物理意义和计算公式。

熵描述了系统的无序程度，其计算公式可以通过熵变来推导；焓表示系统中的能量与压力的组合，其计算公式可以通过内能变化和压力-体积做功的和来计算。

通过深入理解熵和焓的公式与概念，我们可以更好地理解和分析热力学系统中的能量转换和传递过程。

熵和焓的理解

熵entropy描述的重要态函数之一。

熵的大小反映系统所处状态的稳定情况，熵的变化指明热力学过程进行的方向，熵为提供了定量表述。

为了定量表述热力学第二定律，应该寻找一个在可逆过程中保持不变，在不可逆过程中单调变化的态函数。

克劳修斯在研究卡诺热机时，根据卡诺定理得出，对任意循环过程都有，式中 Q是系统从温度为T的热源吸收的微小热量，等号和不等号分别对应可逆和不可逆过程。

可逆循环的表明存在着一个态函数熵，定义为对于绝热过程Q＝0，故S≥0，即系统的熵在可逆绝热过程中不变，在不可逆绝热过程中单调增大。

这就是熵增加原理。

由于孤立系统内部的一切变化与外界无关，必然是绝热过程，所以熵增加原理也可表为：一个孤立系统的熵永远不会减少。

它表明随着孤立系统由非平衡态趋于平衡态，其熵单调增大，当系统达到平衡态时，熵达到最大值。

熵的变化和最大值确定了孤立系统过程进行的方向和限度，熵增加原理就是热力学第二定律。

能量是物质运动的一种量度，形式多样，可以相互转换。

某种形式的能量如内能越多表明可供转换的潜力越大。

熵原文的字意是转变，描述内能与其他形式能量自发转换的方向和转换完成的程度。

随着转换的进行，系统趋于平衡态，熵值越来越大，这表明虽然在此过程中能量总值不变，但可供利用或转换的能量却越来越少了。

内能、熵和热力学第一、第二定律使人们对与热运动相联系的能量转换过程的基本特征有了全面完整的认识。

从微观上说，熵是组成系统的大量微观粒子无序度的量度，系统越无序、越混乱，熵就越大。

热力学过程不可逆性的微观本质和统计意义就是系统从有序趋于无序，从概率较小的状态趋于概率较大的状态。

在信息论中，熵可用作某事件不确定度的量度。

信息量越大，体系结构越规则，功能越完善，熵就越小。

利用熵的概念，可以从理论上研究信息的计量、传递、变换、存储。

此外，熵在控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学等领域也都有一定的应用。

注：熵的增加系统从几率小的状态向几率大的状态演变，也就是从有规则、有秩序的状态向更无，更无秩序的演变。

焓判据和熵判据

焓判据和熵判据摘要：1.焓判据和熵判据的定义及意义2.焓判据的应用场景3.熵判据的应用场景4.两者在实际问题中的结合与互补5.举例说明其在化学反应、相变等问题中的运用6.对科学研究和实际应用的贡献正文：在热力学中，焓判据和熵判据是判断化学反应能否自发进行的重要依据。

它们在科学研究和实际应用中具有广泛的意义。

首先，我们来了解一下焓判据和熵判据的定义及意义。

焓判据是指在恒定温度和压力条件下，系统焓的变化。

焓的变化可以反映系统能量的转化。

当一个过程的焓变为负值时，说明该过程是放热的，反之则是吸热的。

而熵判据则是指在恒定温度和压力条件下，系统熵的变化。

熵是表示系统混乱程度或不确定性的物理量。

一个过程的熵增加，表明系统的混乱程度增大，反之则减小。

在实际应用中，焓判据和熵判据有各自的特点和优势。

焓判据主要用于判断化学反应的自发进行。

根据焓变的正负，可以预测反应是否放热或吸热。

这对于研究和设计化学反应过程具有重要意义。

而熵判据则适用于判断系统的混乱程度和不确定性。

在材料科学、生物科学等领域，熵判据有助于揭示系统内部的规律和机制。

然而，在实际问题中，焓判据和熵判据往往需要结合使用，才能更全面地分析问题。

例如，在判断一个化学反应的自发进行时，既要考虑反应的焓变，也要考虑反应的熵变。

当焓变和熵变的综合效果表现为自发趋势时，反应更容易进行。

下面我们通过举例来说明焓判据和熵判据在实际问题中的运用。

在化学反应方面，以燃烧反应为例，燃烧过程通常是放热的，即焓变为负。

同时，燃烧过程中，物质的有序性降低，熵增加。

因此，燃烧反应的焓判据和熵判据均表现为自发趋势，说明燃烧反应是自然界中常见的自发过程。

除了化学反应，焓判据和熵判据还在相变问题中有广泛应用。

如固态向液态的相变过程，这个过程是吸热的（焓增），但熵却增大。

因此，在特定条件下，相变过程可以自发进行。

总之，焓判据和熵判据在科学研究和实际应用中具有重要意义。

它们有助于我们更好地理解和预测自然界中的各种过程，为科学技术的发展和应用提供理论依据。

熵和焓是什么？有什么区别？焓变与熵变又是什么？怎么计算？

熵和焓是什么？有什么区别？焓变与熵变又是什么？怎么计算？1.熵与焓是什么？熵是描述物质混乱程度的物理量，用符号S来表示，单位是J/（mol·K)焓也是物质的一种物理量，跟内能有点关系，但又不是内能，是在做一些计算时，人为引入的一个物理量。

用符号H来表示，单位是kJ/mol。

焓值与内能的关系可以用一个公式表示：H=U+pV（U是内能，p是压强，V是体积）但是在高中可以把焓简单认为是物质的内能。

由此可见，熵是对物质混乱程度的描述，而焓是有关“内能”的物理量，区别还是很大的。

2.熵的大小比较与熵变熵值的大小关系：物质越混乱熵值越大，对于同一种物质，熵值大小关系是气态＞液态>固态；在一个化学反应中，由固态变成液态或者气态，或者由液态变成气态，以及气态分子数由少变多的等过程熵的值都会增加。

至于熵值是如何得出来的，一般可以根据实验数据、按一定规律计算，也可以按统计力学方法计算，方法较为复杂，这里暂时不做探讨。

如果想要知道具体某个物质的熵值是多少，如果是常见的物质，可以直接通过查询标准熵值表得到，这些熵值是科学家们通过实验和计算得到的，可以自行搜索。

在一个化学反应中，从反应物变为生成物的过程中，熵的值是会发生变化的，这个变化的值我们称为“熵变”，用生成物的熵减去反应物的熵来得到，公式如下：熵变这个公式既是熵变的定义，也能直接用于计算熵变的具体值，只要查询熵值表找到生成物与反应物的熵值就能进行计算。

注意，熵值增大，熵变为正值，熵值减小，熵变为负值。

3.焓的大小比较与焓变焓值的大小关系：一般内能越高，焓值越大，但是一种物质的内能是无法直接测定的，也就无法得到焓值的具体数值。

但是我们可以通过实验或者计算比较一个化学变化中生成物与反应物的焓值的差值，这样的差值我们称作“焓变”，公式如下：焓变注意，这个公式是焓变的定义公式，但是无法用它计算焓变的具体值，因为反应物和生成物的焓值是无法得到的。

那么如何得到某个反应焓变的具体值呢，一个方法就是在恒压的环境中，实验测定该化学反应释放或吸收的热量（注意要求释放出的能量只做体积功，不做非体积功），而这个热量就是焓变的绝对值。

焓和熵的介绍

焓(enthalpy)，符号H，是一个系统的热力学参数。

定义一个系统内: H = U + pV 式子中"H"为焓，U为系统内能，p为其压强，V则为体积。

焓不是能量,仅具有能量的量纲,它没有明确的物理意义。

焓有下述一些特性: 焓的绝对值无法求得,使用配分函数求出的焓值也不是绝对值。

焓是系统的容量性质,与系统内物质的数量成正比。

焓是一个状态函数,也就是说,系统的状态一定,焓是值就定了。

单位质量的物质所含有的热量叫作焓. "系统的状态一定,焓值也确定了。

" 焓是代表流动工质沿着流动方向往前方传递的总能量（内能、推动功、动能、势能）中，直接取决于热力状态的那部分能量。

举例：单位时间内锅炉主蒸汽的热焓-（锅炉给水的热焓+排污水的热焓）/单位时间内进炉煤的低位发热值，就是锅炉的效率啊。

引用焓的概念，可使热工计算大为简单，对借助于图解法来研究工质的热力过程更为方便。

熵的说明：热量是工质与外界存在温差时所传递的能量，则温度T是传热的推动力，只要工质与外界有微小的温差就能传热，于是相应地也应有某一状态参数的变化来标志有无传热，这个状态参数定名为熵。

根据熵的变化，可以判断工质在可逆过程中是吸热、放热，还是绝热。

熵的更重要的作用是用以恒量过程的不可逆程度。

如：蒸汽经过节流孔板，喷嘴等处可以理解为等熵绝热过程的。

焓是单位物质所含能量的多少！汽轮机中就是一个焓降的过程，焓降的过程就是对外做功的过程！实际上，哪怕效率非常高的机组，焓降也不会很高，我们为什么不能让焓降更大呢？这就引出了熵，霍金语：“熵是一种新的世界观” 熵的多少代表了我们利用这些能量所需要付出代价的多少。

焓降的过程伴随着熵增，当焓降到一定程度，熵会增到一定程度，也就说我们利用这些能所需要的代价越来越高，熵增到一定程度，需要付出的代价已经不划算利用这些能源了！熵是一种代价，它决定了我们不能靠能量守恒定律而尽情挥霍能源。

举例，同样参数的汽轮机，背压机组能发电20-30MW，凝气机组能发电100MW，因为我们建立了真空，付出了循环水的“代价”熵描述热力学系统的重要态函数之一。

焓和熵,你必须掌握的知识

焓和熵，你必须掌握的知识焓hán英语为：enthalpy在介绍焓之前我们需要了解一下分子热运动、热力学能和热力学第一定律：1827年，英国植物学家布朗把非常细小的花粉放在水面上并用显微镜观察，发现花粉在水面上不停地运动，且运动轨迹极不规则。

起初人们以为是外界影响，如振动或液体对流等，后经实验证明这种运动的的原因不在外界，而在液体内部。

原来花粉在水面运动是受到各个方向水分子的撞击引起的。

于是这种运动叫做布朗运动，布朗运动表明液体分子在不停地做无规则运动。

从实验中可以观察到，布朗运动随着温度的升高而愈加剧烈。

这表示分子的无规则运动跟温度有关系，温度越高，分子的无规则运动就越激烈。

正因为分子的无规则运动与温度有关系，所以通常把分子的这种运动叫做分子的热运动。

在热学中，分子、原子、离子做热运动时遵从相同的规律，所以统称为分子。

既然组成物体的分子不停地做无规则运动，那么，像一切运动着的物体一样，做热运动的分子也具有动能。

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，宏观：表示物体的冷热程度）。

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r0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。

化学热力学的基本概念

化学热力学的基本概念化学热力学是研究化学反应中能量转化和热效应的科学，它研究的是物质的能量变化和反应过程中产生的热量。

在化学反应中，反应物与生成物之间的能量变化对于了解反应的性质和趋势具有重要意义。

本文将介绍化学热力学的基本概念，包括焓、熵和自由能的定义和计算方法，以及它们在化学反应中的应用。

1. 焓（enthalpy）焓是热力学中表示系统的能量的物理量，常用于描述化学反应中热效应的大小。

焓的符号是H，单位是焦耳（J）。

在化学反应中，焓的变化可以用来判断反应是吸热反应还是放热反应。

2. 熵（entropy）熵是热力学中表示系统混乱程度的物理量，也是描述热平衡和反应趋势的重要参数。

熵的符号是S，单位是焦耳/摄氏度（J/K）。

熵的增加意味着系统的混乱程度增加，而熵的减少则表示系统的有序性增加。

3. 自由能（free energy）自由能是热力学中用于描述系统能量变化和可能性的重要概念。

自由能的符号是G，单位是焦耳（J）。

自由能的变化可以用来判断反应的进行方向和可逆性。

其中，焓、熵和自由能之间的关系由吉布斯自由能方程给出：ΔG = ΔH - TΔS其中，ΔG表示系统自由能变化，ΔH表示焓变化，ΔS表示熵变化，T表示温度。

吉布斯自由能方程是化学热力学中最基本的方程之一，它将焓、熵和温度联系在一起，描述了化学反应的驱动力和可逆性。

化学热力学的基本概念在化学工程、材料科学和生物化学等领域具有广泛应用。

通过了解和掌握热力学的基本概念，我们可以预测和优化化学反应过程，改善工艺条件，提高产率和能源利用效率。

总结：化学热力学的基本概念包括焓、熵和自由能。

焓表示系统的能量，熵表示系统的混乱程度，自由能描述了反应的可能性和方向。

它们之间的关系由吉布斯自由能方程给出。

了解和掌握化学热力学的基本概念对于理解和预测化学反应具有重要意义，能够指导实际的化学工程和材料科学应用。

化学反应中的熵变与焓变热力学动力学热力学动力学热力学动力学动力学

化学反应中的熵变与焓变热力学动力学热力学动力学热力学动力学动力学在化学反应中，熵变与焓变是热力学动力学的重要概念。

熵变（ΔS）衡量了化学系统的混乱程度的变化，而焓变（ΔH）则表示了化学反应中的能量变化。

本文将探讨熵变和焓变在化学反应中的意义，以及它们对化学反应速率和平衡态的影响。

一、熵变（ΔS）的概念及其意义熵是热力学中衡量系统无序程度的物理量，即系统的混乱程度。

熵变（ΔS）是指化学反应前后系统熵的变化。

正的熵变表示系统的混乱程度增加，负的熵变表示系统的混乱程度减少。

熵变在化学反应中起着重要的作用。

首先，根据熵增原理，对于孤立系统，化学反应朝着增加总熵的方向进行。

也就是说，自发进行的化学反应通常具有正的熵变。

其次，熵变还与化学反应的可逆性相关。

根据熵增原理，一个反应进行到达平衡态时，熵变为零。

而对于可逆反应来说，熵变为零的条件也是反应达到平衡态的条件之一。

二、焓变（ΔH）的概念及其意义焓是热力学中的一个基本概念，表示系统的总能量。

焓变（ΔH）是指化学反应前后系统焓的变化。

正的焓变表示能量吸收，负的焓变表示能量释放。

焓变在化学反应中有重要的意义。

首先，焓变可以用于判断化学反应的放热性质。

当焓变为负时，表示反应是放热反应，释放能量到周围环境中；当焓变为正时，表示反应是吸热反应，吸收能量来自周围环境。

其次，焓变还与化学反应的速率有关。

一般来说，焓变越大，反应的速率越快。

这是因为焓变的变化与反应物的势能垒相关，越高的势能垒需要更大的能量差来克服，从而反应越慢。

三、熵变与焓变对化学反应速率的影响熵变和焓变对化学反应速率有着重要的影响。

根据反应速率理论，反应速率与活化能有关。

而活化能与熵变和焓变的变化有直接关系。

在反应速率较低的情况下，正的熵变可以提高反应物分子的无序程度，降低反应物的活化能，从而加快反应速率。

反之，负的熵变会减小反应物的无序程度，增加反应物的活化能，使反应速率变慢。

焓变对反应速率的影响也很明显。

热力学与统计物理期末复习题

热力学统计物理1、请给出熵、焓、自由能和吉布斯函数的定义和物理意义解：熵的定义：S B−S A=∫dQT ⟹B A dS=dQT沿可逆过程的热温比的积分,只取决于始、末状态,而与过程无关，与保守力作功类似。

因而可认为存在一个态函数，定义为熵。

焓的定义：H=U+pV焓的变化是系统在等压可逆过程中所吸收的热量的度量。

自由能的定义：F=U−TS自由能的减小是在等温过程中从系统所获得的最大功.吉布斯函数的定义：G =F+pV= U – TS + pV在等温等压过程中,系统的吉布斯函数永不增加。

也就是说,在等温等压条件下,系统中发生的不可逆过程总是朝着吉布斯函数减少的方向进行的。

2、请给出热力学第零、第一、第二、第三定律的完整表述解：热力学第零定律：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同）,则它们彼此也必定处于热平衡.热力学第一定律：自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递过程中能量的总和不变。

热力学第二定律:克氏表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化;开氏表述:不可能从单一热源吸热使之完全变成有用的功而不引起其他变化。

热力学第三定律：能氏定理：凝聚系的熵在等温过程中的改变随热力学温度趋于零，即limT→0(∆S)T=0绝对零度不能达到原理：不肯能通过有限的步骤使一个物体冷却到热力学温度的零度。

通常认为，能氏定理和绝对零度不能达到原理是热力学第三定律的两种表述。

3、请给出定压热容与定容热容的定义,并推导出理想气体的定压热容与定容热容关系式：C p−C V=nR解：定容热容: C V=(ðUðT )V表示在体积不变的条件下内能随温度的变化率;定压热容:C p=(ðUðT )p−p(ðVðT)P=(ðHðT)P表示在压强不变的情况下的熵增；对于理想气体，定容热容C V的偏导数可以写为导数，即C V=dUdT（1）定压热容C p的偏导数可以写为导数，即C P=dHdT(2）理想气体的熵为 H=U+pV=U+nRT (3）由（1)（2）（3）式可得理想气体的定压热容与定容热容关系式：C p−C V=nR4、分别给出体涨系数α，压强系数β和等温压缩系数κT的定义,并证明三者之间的关系：α=κTβp解:体涨系数:α=1V (ðVðT)P，α 给出在压强不变的条件下，温度升高1 K所引起的物体的体积的相对变化;压强系数：β=1p (ðp ðT )v ，β 给出在体积不变的条件下，温度升高1 K 所引起的物体的体积的相对变化；等温压缩系数：κT =−1V (ðV ðp )T ,κT 给出在温度不变的条件下，增加单位压强所引起的物体的体积的相对变化；由于p 、V 、T 三个变量之间存在函数关系f （p ,T ，V ）=0，其偏导数存在以下关系：(ðV ðp )T (ðp ðT )v (ðT ðV )P =−1 因此α， β, κT 满足α=κT βp5、分别给出内能，焓，自由能，吉布斯函数四个热力学基本方程及其对应的麦克斯韦关系式解:内能的热力学基本方程：dU =TdS −pdV对应的麦克斯韦关系式：(ðT ðV )S =−(ðp ðS )V 焓的热力学基本方程:dH =TdS +Vdp对应的麦克斯韦关系式:(ðT ðp )s =(ðV ðS )p 自由能的热力学基本方程:dF =−SdT +Vdp对应的麦克斯韦关系式：(ðS ðV )T =(ðp ðT )V 吉布斯函数的热力学基本方程：dG =−SdT −pdV对应的麦克斯韦关系式： (ðS ðp )T =−(ðV ðT )p 6、选择T ，V 为独立变量，证明：C V =T (ðS ðT )V ,(ðU ðV )T = T (ðp ðT )V −p 证明:选择T ，V 为独立变量，内能U 的全微分为dU =(ðU ðT )V dT +(ðU ðV )T dV （1）又已知内能的热力学基本方程 dU =TdS −pdV （2）以T ，V 为自变量时，熵S 的全微分为dS =(ðS ðT )V dT +(ðS ðV )T dV （3）将（3）式代入（2)式可得dU =T (ðS ðT )V dT +[T (ðS ðV )T −P]dV （4）将（4)式与（1）式比较可得C V =(ðU ðT )V =T (ðS ðT )V （5) (ðU ðV )T = T (ðp ðT )V −p （6） 7、简述节流过程制冷，气体绝热膨胀制冷，磁致冷却法的原理和优缺点解：节流过程制冷:原理:让被压缩的气体通过一绝热管,管子的中间放置一多孔塞或颈缩管。

化学反应热力学的反应焓与反应熵解析

化学反应热力学的反应焓与反应熵解析化学反应热力学是研究化学反应中能量变化的学科。

而反应焓与反应熵是研究化学反应热力学时经常使用到的两个重要概念。

本文将对反应焓与反应熵进行解析，并探讨它们在化学反应热力学中的作用。

一、反应焓（ΔH）反应焓是指化学反应在常压下吸收或释放的热量。

它是反应热力学中最为常用的物理量之一，通常用ΔH表示。

反应焓的符号取决于反应过程中热量的流向。

当反应吸热时，反应焓为正值，表示反应物到产物过程中吸热；当反应放热时，反应焓为负值，表示反应物到产物过程中释放热量。

反应焓可以通过实验测定或计算得到。

实验测定的方法包括燃烧热测定法、量热器测定法等。

计算方法则是通过反应物和产物的标准生成焓之差得出。

在化学反应中，反应焓的正负与反应物和产物之间的化学键的断裂和形成有关。

当化学键的断裂需要吸热时，反应焓为正值；而形成新的化学键时，会释放热量，反应焓为负值。

二、反应熵（ΔS）反应熵是指化学反应过程中系统的混乱程度的变化。

它是热力学中描述无序程度的物理量，通常用ΔS表示。

反应熵可以从微观角度理解为分子的自由度和排列方式的变化。

当反应物分子自由度增加，分子结构更加无序时，反应熵会增加；反之，如果反应物分子结构更有序，则反应熵会减小。

与反应焓不同，反应熵的正负并不能直接通过实验测量或计算得到，但可以通过ΔS和其他热力学量的关系，例如反应焓和温度来推导。

化学反应的热力学性质是通过反应焓和反应熵的综合作用来描述的。

根据吉布斯自由能（ΔG）的定义，可以得到以下公式：ΔG = ΔH - TΔS其中ΔG为反应的自由能变化，ΔH为反应焓变化，ΔS为反应熵变化，T为温度。

由上述公式可以看出，反应焓和反应熵的符号及大小决定了反应的自由能变化。

若ΔG为负值，则反应是自发进行的；若ΔG为正值，则反应是非自发进行的；而在ΔG为零时，反应处于平衡态。

三、反应焓与反应熵在化学反应中的作用反应焓与反应熵是热力学研究中非常重要的指标，它们对化学反应的影响具有以下几个方面的作用：1. 反应速率：反应焓和反应熵的变化能影响反应的速率。

熵与焓

熵shang释义1：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。

2: 科学技术上用来描述、表征体系混乱度的函数。

亦被社会科学用以借喻人类社会某些状态的程度。

3：熵是生物亲序，是行为携灵现象。

科学家已经发明了测量无序的量，它称作熵，熵也是混沌度，是内部无序结构的总量。

英译entropy熵指的是体系的混乱的程度，它在控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学等领域都有重要应用，在不同的学科中也有引申出的更为具体的定义，是各领域十分重要的参量。

熵由鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius）提出，并应用在热力学中。

后来克劳德·艾尔伍德·香农（Claude Elwood Shannon）第一次将熵的概念引入到信息论中来。

历史1850年，德国物理学家鲁道夫·克劳修斯首次提出熵的概念，用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。

一个体系的能量完全均匀分布时，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。

克劳修斯在研究卡诺热机时，根据卡诺定理得出了对任意循环过程都都适用的一个公式：dS=（dQ/T）。

对于绝热过程Q＝0，故S≥0，即系统的熵在可逆绝热过程中不变，在不可逆绝热过程中单调增大。

这就是熵增加原理。

由于孤立系统内部的一切变化与外界无关，必然是绝热过程，所以熵增加原理也可表为：一个孤立系统的熵永远不会减少。

它表明随着孤立系统由非平衡态趋于平衡态，其熵单调增大，当系统达到平衡态时，熵达到最大值。

熵的变化和最大值确定了孤立系统过程进行的方向和限度，熵增加原理就是热力学第二定律。

1948年，香农在Bell System Technical Journal上发表了《通信的数学原理》（A Mathematical Theory of Communication）一文，将熵的概念引入信息论中。

焓_熵

方传递的总能量（内能、推动功、动能、势能）中，直接取决于热力状态的那部分能量。举例：单位时间内锅炉主蒸汽的热焓-（锅炉给水的热焓+排污水的热焓）/单位时间内进炉煤的低位发热值，就是锅炉的效率啊。引用焓的概念，可使热工计算大为简单，对借助于图解法来研究工质的热力过程更为方便。熵的说明：热量是工质与外界存在温差时所传递的能量，则温度T是传热的推动力，只要工质与外界有微小的温差就能传热，于是相应地也应有某一状态参数的变化来标志有无传热，这个状态参数定名为熵。根据熵的变化，可以判断工质在可逆过程中是吸热、放热，还是绝热。熵的更重要的作用是用以恒量过程的不可逆程度。如：蒸汽经过节流孔板，喷嘴等处可以理解为等熵绝热过程的。
结合实际说一说，在锅炉这两个概念没有汽轮机的明显，我就结合汽轮机的来说说，一般来说，焓降表示做功能力的大小，所以在汽轮机中，要判断那一级的叶片或者高中低缸的做功能力那一个大，则可以根据其蒸汽的初参数和末参数在焓墒表上查的值，两者之差则为改级叶片或汽缸的焓降，如果焓降大则说明改叶片或汽缸的做功能力强；而墒则表示一个不可逆的过程，可以理解为做的是无用功，即在叶片或汽缸做功过程中的能量损失。
焓是单位物质所含能量的多少！汽轮机中就是一个焓降的过程，焓降的过程就是对外做功的过程！实际上，哪怕效率非常高的机组，焓降也不会很高，我们为什么不能让焓降更大呢？这就引出了熵，霍金语：“熵是一种新的世界观” 熵的多少代表了我们利用这些能量所需要付出代价的多少。焓降的过程伴随着熵增，当焓降到一定程度，熵会增到一定程度，也就说我们利用这些能所需要的代价越来越高，熵增到一定程度，需要付出的代价已经不划算利用这些能源了！熵是一种代价，它决定了我们不能靠能量守恒定律而尽情挥霍能源。举例，同样参数的汽轮机，背压机组能发电20-30MW，凝气机组能发电100MW，因为我们建立了真空，付出了循环水的“代价”

熵-焓互补

熵-焓互补
在热力学中，熵和焓是两个重要的物理量，它们分别描述了系统的无序程度和能量含量。

熵-焓互补原理指出，在一个孤立系统中，熵和焓的变化是相互关联的，且它们的总和在任何过程中都保持不变。

这意味着，当系统的熵增加时，其焓必须减少，反之亦然。

这个原理可以通过热力学第一定律和第二定律来解释。

根据热力学第一定律，能量守恒，即系统的能量含量在任何过程中都保持不变。

根据热力学第二定律，熵在孤立系统中总是增加的，即系统的无序程度随着时间的推移而增加。

因此，当系统经历一个不可逆过程时，例如热传递或化学反应，其熵会增加，而其焓会减少，以保持总能量不变。

这个原理对于理解热力学系统的行为和预测它们的性能非常重要。