在物理化学中 状态改变热力学能一定改变吗 请各位高手指点

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/14 19:14:35
请解释

6. 热力学能(内能)
热力学能,过去长期叫内能,符号U,是系统内各种形式能量的总和,例如系统中分子的动能(分子运动包括平动、转动和振动三种形式)、分子内电子运动的能量、原子核内的能量分子间作用能……等等,难以胜数,随认识的深化不断发现新的能量形式,但有一点是肯定无疑的,任何系统在一定状态下内能是一定的,因而热力学能是状态函数。热力学能的绝对值难以确定,也无确定的必要,我们关心的是热力学能的变化,定义△U≡U终态-U始态,只要终态和始态一定,热力学的变化量△U是一定的。
设想向一个系统供热,系统的温度就要上升,这表明,系统的内能增加了,其增加的量当然就等于系统吸收的热量:△U=Q;在设想对一个系统做功,系统的内能也增加了,其增加量当然就等于环境向他做的功△U=W;若即向系统做功,又向系统供热,系统内能的增加量等于环境向他做的功,系统内能的增加就等于吸收的热量与环境向系统做功的总和:
△U=Q+W
系统与环境的能量交换的方向可以倒过来,系统放热、系统向环境做功或者系统即向环境放热又向环境做功,这个关系式是否成立?或者,系统向环境放热的同时环境向系统做功,或环境向系统供热的同时系统向环境做功呢?这个关系时都同样成立。总之,这个关系式概括了一个客观事实:能量及不可能无缘无故地产生,也不会无缘无故地消失,只会从一种形式转变为另一种形式,这就是热力学第一定律,因而下式被称为热力学第一表达式:
△U=QV
以上分析表明,热力学定律是对客观事实进行概括得出的结论。
现在我们来化学反应的内能变化。
例如:在298.15K下按方程式H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)发生1mol反应,总共放出多少热?
无法回答。因为没有给定从始态(反应物)到终态(生成物)两个状态的温度、体积和压力等状态函数。如果给定终态温度仍为298.15K,即发生等温过程,还不能回答,要看系统的体积或压力是否改变。如果再给定始态和终态系统的体积不变,即反应在一个刚性器壁的容器里进行,即发生等温等容过程,我们才能进行实际测定和理论计算。
可以通过实验来测定反应热效应。测定等温等容反应热效应使用的实验仪器叫做“燃烧弹”(又叫氧弹,因燃烧通常指物质与氧反应)。燃烧弹是一个封闭系统,当用电热丝触发反应发生(电热