焓

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焓是一个热力学系统中的能量参数。规定由字母H（单位：焦耳,J）表示，H来自于英语 Heat Capacity（热容）一词。此外在化学和技术文献中，摩尔焓 H_m（单位：千焦/摩尔 KJ/mol）和特别焓 h（单位：千焦/千克 KJ/Kg）也非常重要，它们描述了焓在物质的量 n 和物质质量 m 上的定义。

焓是内能和体积的勒让德变换。它是SpN总合的热势能。

[编辑] 总论

焓的定义由两部分相加：内能U和体积功pV。

内能来自于热能-以分子不规则运动为依据（动能，旋转动能，振动能）-，化学能和原子核的势能。此外还有偶极子的电磁转换。焓由系统温度的提高而成比例增大，在绝对零度时为零点能量。在这里体积功直接视为对抗压强p创造系统体积V变化 (ΔV = V)而形成的功。

由微分形式表达为：

$\mathrm{d}H = \mathrm{d}U + {d}(p \cdot V) = T \cdot {d}S - p \cdot {d}V + p \cdot{d}V + V \cdot {d}p = T \cdot {d}S + V \cdot {d}p$ .

注意：微分符号中的正体d和斜体d的区别，正体d为状态参数所保留。

[编辑] 定义

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。

对于在大气内进行的化学反应，压强一般保持常值，则有

ΔH = ΔU + pΔV

规定放热反应的焓取负值。如：

SO₃(g)+H₂O(l)→H₂SO₄(l)；ΔH= -130.3 kJ/mol

表示每生成1 mol H₂SO₄ 放出 130.3 kJ 的热。

严格的标准热化学方程式格式: H₂(g)+1/2O₂(g)→H₂O(l) Δ_rH^θ_m=-286kJ·mol^-1 (θ表示标准态,r表示反应,m表示1mol反应.含义为标准态下进行一摩尔反应的焓变)

[编辑] 标准生成焓

标准生成焓是指在标准状态(1,013 bar；25 ℃)下生成一摩尔最稳定形态纯净物质放出（放热反应，符号为负）或者吸收（吸热反应，符号为正）的焓，单位千焦/摩尔，符号Δ H_f⁰。

焓为负时，表明构成此物质的过程中放出能量；相反焓为正时，构成此物质的过程中需要吸收能量。标准生成焓为极大的负值表明此物质有极高的化学稳定性（就是说，构成此物质时放出了极大能量，而要破坏此物质，同样需要极大的能量）。化学元素在最稳定状态（氢|H2,氦|He,锂|Li,...）下的标准生成焓，是通过0KJ/Mol定义的。

标准生成焓的一个重要应用是通过赫士定律计算反应焓：反应焓等于反应产物的标准生成焓与反应物的标准生成焓之差。公式表示为

$\Delta H_{\mathrm{Reaction}}^0=\sum \Delta H_{f,\mathrm{Products}}^{0} -\sum \Delta H_{f, \mathrm{Educts}}^{0}$

这与定理等效：生成焓在通常条件下只与物质本身相关，而与反应的过程无关。生成焓是一个热力学状态参数。其所有值与热力学平衡相关，因为温度并未定义。

[编辑] 例: 无机化合物 ( 25 °C)

无机化合物	物态	分子式	Δ H_f⁰ in kJ/mol
氨	aq	NH₃	-80,8
氨	g	NH₃	-46,1
碳 (石墨)	s	C	0
碳 (金刚石)	s	C	+1,90
碳	g	C	+718,9

一氧化碳	g	CO	-110,6
二氧化碳	g	CO₂	-393,8
二氧化碳	aq	CO₂	-413,2
碳酸钠	s	Na₂CO₃	-1131
氯化钠 (食盐)	aq	NaCl	-407
氯化钠 (食盐)	s	NaCl	-411,12
氯化钠 (食盐)	l	NaCl	-385,92
氯化钠 (食盐)	g	NaCl	-181,42
氢氧化钠	aq	NaOH	-469,6
氢氧化钠	s	NaOH	-426,7
硝酸钠	aq	NaNO₃	-446,2
硝酸钠	s	NaNO₃	-424,8
二氧化硫	g	SO₂	-297
二硫化碳	l	CS₂	+87,9
二硫化碳	g	CS₂	+115,3

硫酸	l	H₂SO₄	-814
二氧化硅	s	SiO₂	-911
二氧化氮	g	NO₂	33
一氧化氮	g	NO	90
水	l	H₂O	-286
水	g	H₂O	-242
氢	g	H₂	0
氟	g	F₂	0
氯	g	Cl₂	0
溴	l	Br₂	0
溴	g	Br₂	+31
碘	s	I₂	0
碘	g	I₂	+62

(物态: g - 气态 (gaseous); l - 液态 (liquid); s - 固态 (solid); aq - 溶于（水）)

[编辑] 例: 有机化合物 (bei 25 °C)

有机化合物	物态	分子式	Δ H_f⁰ in kJ/mol
甲烷	g	CH₄	-75
乙烷	g	C₂H₆	-85
丙烷	g	C₃H₈	-104

甲醛	g	HCHO	-116
乙醛	g	CH₃CHO	-166
丙醛	g	C₂H₅CHO	-197

甲醇	l	CH₃OH	-239
甲醇	g	CH₃OH	-201
乙醇 (酒精)	l	C₂H₅OH	-278
乙醇 (酒精)	g	C₂H₅OH	-235
正丙醇 (1-丙醇)	l	C₃H₇OH	-305
正丙醇 (1-丙醇)	g	C₃H₇OH	-258

甲酸 (蚁酸)	l	HCOOH	-409,5
甲酸 (蚁酸)	g	HCOOH	-363
甲酸 (蚁酸)	aq	HCOOH	-410,3
乙酸 (醋酸)	l	CH₃COOH	-487
乙酸 (醋酸)	g	CH₃COOH	-435
丙酸	l	C₂H₅COOH	-511

(物态: g - 气态 (gaseous); l - 液态 (liquid); s - 固态 (solid); aq - 溶于（水）)

[编辑] 参见

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分类: 热力学函数 | 物理量

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