(2) 焓h與焓變 △h
設(shè)體系經(jīng)過一個(gè)恒壓變化( pl=p2=p外),由狀態(tài) 1 ( u1、p1、vl
)變化到狀態(tài) 2 ( u2、p2、v2
) ,并假定在變化過程中,體系不作非膨脹功,即體系在變化過程中,除因體積變化而作功外,不作其他任何功。即:
令 h=u+pv , h 稱為焓,是由人們?cè)O(shè)定的一個(gè)熱力學(xué)函數(shù),既然u和 p 、v 都是狀態(tài)函數(shù),由它們組合而成的 h 也必然是狀態(tài)函數(shù)。
δh 代表了體系由狀態(tài) 1 變化到狀態(tài) 2 時(shí),其焓值的變化。稱為體系的焓變。只要狀態(tài) 1 和狀態(tài) 2 確定,則 h1和 h2 的值也就確定了,△h 的值也隨之確定,并可用在狀態(tài) 1 到狀態(tài) 2 之間的恒壓變化過程的熱效應(yīng)來衡量。如果指定某一反應(yīng)的反應(yīng)物為始態(tài)(狀態(tài) 1 ) ,而指定其生成物為終態(tài)(狀態(tài)2 ) ,則δh=h2-hl,就是該反應(yīng)的焓變,數(shù)值上等于該反應(yīng)的恒壓反應(yīng)熱。因此,任何一個(gè)化學(xué)變化所引起的體系的焓變 △ h ,只取決于體系變化前后的狀態(tài),而與具體變化的途徑無關(guān)。
早在 1840 年,俄國化學(xué)家蓋斯根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)總結(jié)出、在恒壓條件下,不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成,還是分幾步完成,其反應(yīng)的熱效應(yīng)總是相同的,這就是著名的蓋斯定律。
根據(jù)蓋斯定律,對(duì)于化學(xué)反應(yīng):
只要反應(yīng)物(狀態(tài) 1 )和產(chǎn)物(狀態(tài) 2 )確定,則不管反應(yīng)過程如何,實(shí)際經(jīng)過幾步完成,實(shí)測或計(jì)算得到的反應(yīng)熱場的值總是相同的。如圖 3-1-1 所示:
顯然,蓋斯定律的結(jié)論實(shí)際上與焓變的狀態(tài)函數(shù)性質(zhì)是一致的。
根據(jù)蓋斯定律,可以利用已知的反應(yīng)熱去求算一些未知或難以直接測定的反應(yīng)熱。
這兩個(gè)反應(yīng)的熱效應(yīng)△h1、 △h2則是已知的。故可利用蓋斯定律,由△h1、 △h2計(jì)算 △h 值: