当前课程知识点：大学化学 > 第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡 > 6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二) > Video
同学们好
下边我们继续
化学反应中的
能量变化的学习
在上一节当中
跟大家讨论了
可逆膨胀过程
与最大膨胀功
之间的关系
那么这一节呢
我们将继续讨论
恒温与恒压
热效应的问题
首先
我们来看
等压热效应Qp
所谓的等压
也就是系统的
起始和终态的压强
与外压之间
是处在完全相等的
这样一种状态
在这种状态下
我们来看
体系的热效应
也就是热量的变化
与内能
和体积功之间的关系
这里为了强调
我们是等压热效应
所以我们用Qp来表示
那么Qp
与内能之间的关系
是直接反映
我们等压过程当中的
热效应的
变化的量度
由于终态和始态
之间的变化
是内能的直接的量度
那么在恒压过程当中
我们就会把
内能与体系对外做功
和体系的恒压热效应之间
建立起这样的数学关系
而在这样的数学关系当中
我们不难发现
体系对外做膨胀功
它的大小
是与终态和始态之间的
体积差
与外压的乘积相关的
原因是
外压与初态和终态的压力
始终相等
所以这时候
我们就可以描述
在等压状态下的
热效应与体系对外做功
它们与体系内能的
变化之间的关系
如果我们把相应的Qp
与内能的终态
和始态之前的变化
进行相应的拆分的话
我们发现
这时候
我们就可以得到
两个新组合的
与终态和始态
相关的pV与内能之间的
新的状态函数的加和
这种状态函数
是在我们以往的
内能、压力、温度
和其它的状态函数当中
我们没有接触到的
而这部分的
新的状态函数的组合呢
就意味着
一个新的状态函数的产生
在这里
我们定义这种函数
为内能与在恒压状态下的
pV乘积之和
它也就是我们今天
要定义的
在恒压热效应当中的
一个新的状态函数
也就是所谓的焓
焓呢通常用
大写的H来表示
大写的H与
终态与始态之间的
变化关系呢
就是在恒压状态下边的
体系的恒压热效应
恒压热效应Qp
就可以用
终态和始态之间的焓变
也就是ΔH来表示
由于U+pV
当中的每一个参量
都是状态函数
所以H为状态函数
ΔH呢反映的就是
H这个状态函数
在终态和始态之间的
变化量
有了焓的变化与
恒压热效应之间的关系
我们就可以轻松的找到
内能的变化
与恒压状态下
体系对外做功
之间的加和的关系
而有了这样的关系以后呢
我们就可以把它
用到分析
有气体参加的这样一个
恒压反应过程当中
在反应过程当中
气体的体积变化
与体系对外做功
或吸收功之间的相应的关系
在这个关系当中
一个重要的参数是Δng
这个Δng呢就是指
终态和始态之间
气体物质的量的
摩尔数的变化
注意哦
这里仅计气体的
摩尔数的变化
而对于固体和液体呢
不计入其中
原因呢 是因为
在恒压条件下
固体和液体
它们的体积的变化
受外界温度的变化
比较小
所以它们对于
膨胀做功的贡献呢
在这里可以忽略不计
对于焓来说
它是我们新定义的
在恒压状态下的
热效应相关的
一个状态函数
对于焓变来讲
它是指这个状态函数
在化学反应过程当中的
终态与始态之间的
变化量
我们定义一个
新的物理量
叫ΔrH
被称为化学反应的焓变
我们知道
状态函数呢
对于焓来讲
它涉及到能量的变化
而能量又与物质的量相关
所以
对于一定量的
物质的反应的焓变来讲
我们可以定义为
摩尔反应焓变
符号上
我们用ΔrHm⊖来表示
参考我们IUPAC
对于温度的
这样一个建议
一般的摩尔反应焓变呢
会在室温下来测定
所以
ΔrHm,298K⊖的物理意义呢
是在室温298K条件下
我们测定的
标准的摩尔焓变
这时候焓的量纲呢
就变成了kJ·mol-1
根据IUPAC对ΔH
这样的一个符号的界定
我们可以借助
内能的变化
与恒压条件下
热效应的变化之间的关系呢
来理解焓变与体系
恒压条件下的
热效应之间的关系
如果体系的ΔH<0
这时候表示是一个
恒压的放热反应
与之相反
ΔH如果大于0呢
则表示一个
恒压的吸热的反应
这一点
和我们前边在讨论
内能与热量
和功之间的关系的时候
是完全一致的
接下来
我们还可以看一看
对于封闭体系当中的
恒容热效应
我们都知道
恒容过程呢是指
体系的体积不变的情况下
所发生的
能量状态的变化
对于封闭体系来讲
恒容过程呢
它的内能的变化
可以用这样的
数学表示式来表达
如果借助于恒容的
基本的条件
我们知道了
这时候
它的体积的初态和终态
是完全相等的
也就是
体积的变化等于0
那么在这种状态下呢
内能的变化呢
就只与我们的
恒容条件下的
热效应有关
因为体系的膨胀
所做的功这一部分的贡献呢
等于了0
QV呢 是我们专门用来描述
等容热效应的符号
它的下标V
就代表了体积不变
量纲呢 为kJ·mol-1
在等温等压条件下
对于有
理想气体参加的反应
这时候Qp和QV之间呢
有这样一个数学的关系
眼睛快的同学已经发现了
这时候又出现了
刚才相似的一个参量
也就是在反应前后
气体摩尔数的变化量
也就是说
如果体系的反应当中
没有气体的
这样一个参与
我们可以近似的
把Qp和QV作为
相等的两个参数
来加以利用
如果在反应前后呢
有气体的
物质的摩尔量的变化
这时候
体系的Qp和QV之间
就需要考虑Δng
也就是
气体的摩尔数的变化量
所带来的
对于热效应的贡献
理解了QV和Qp
之间的不同
同学们想一想
如果我要精确的测量
一个物质
在化学反应过程当中的
热效应
是用Qp还是用QV
更准确呢
同学们也许
已经给出了答案
当然是QV
原因是什么呢
因为在QV的情况下
体系不会对外做功
而在Qp的情况下呢
由于要保持恒压状态
这时候
有可能体系当中的
气体的体积的变化
会带来体系与环境之间
功的交换
所测量的
恒压状态下边的热效应呢
就不一定能够完全代表
反应过程当中的
总的热效应
依据这样的思想
人们设计了
弹式量热器
这种弹式量热器当中
把我们的反应物呢
置于一个特殊的氧弹当中
在氧弹周围呢
用大量的水
来吸收反应过程当中
所产生的热量
而我们用温度的变化
加上我们的物质的
热容之间的参考
就可以精确的测量
约束在这样一个
固定的体积内的
恒容的热效应
与我们的
反应热之间的关系
为了使同学们
形象的来了解
这样一个过程
我们为大家准备了
典型的氧弹式量热器
它的结构的3D图
从图当中
我们可以看到
一个密闭
这样一个量热器当中
它的控制端
是在我们的点火
与搅拌仪器当中
来实现的
而它的检测端呢
是通过温度传感器
来检测
我的整个体系当中的
温度的变化
这个温度的变化
主要是来源于
我的夹层当中
水介质所吸收的
氧弹当中的
所散出来的热量
通过均匀化以后呢
所提升的
整个氧弹容器当中的
水的温度的变化
和我们的
外壳温度的变化
由于水的热容量
我们可以通过
水的比热
以及水的温度的变化
还有水的物质的量
来计算
而我们的
整个测量仪器的弹体
所吸收的热量呢
也可以通过相应的
比热和温度的变化
来预先的测定
这样我们就可以
非常精确的把握
我们在恒容条件下
由化学反应产生的热量的
高和低的变化
利用恒容反应
由于避免了
恒压反应条件下的做功
对于能量交换状态过程的
损失或者是增加的
这样一些
特殊物理量的计算
所以我们这时候
就可以精确的反映
在化学反应过程当中的
热量变化的真实的值
有关恒容和恒压条件下
化学反应的
热量变化的规律
同学们还可以通过
课后的练习题
加以练习
加以进一步的熟悉
这一节呢
我们帮大家介绍了
恒容和恒压条件下
化学反应的热效应
同时呢 通过
气体物质的量的变化呢
把两者之间
建立起了
相应的数学关系
这为我们后续
进一步的了解
化学反应过程当中的
能量变化
奠定了良好的基础
课后同学们
可以针对这部分内容
加以练习和熟悉
有关今天的内容
我们就介绍到这儿
-1.1 不一样的大学化学
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-1.2 化学体系的建立
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-1.3 应该了解的化学
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-1.4 课程学习的必要准备
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-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
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-2.1 物质的聚集状态—液体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液晶
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
--Video
-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
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-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
--Video
-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
--Video
-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
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-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
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-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
--Video
-4.1 离子键理论—离子键价键构型
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-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
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-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
--Video
-4.2 共价键理论—现代价键理论
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-4.2 共价键理论—共价键的性质
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
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-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
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-4.6 分子间作用力-分子的极性
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-4.6 分子间作用力-分子间作用力
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-4.7 氢键
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-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
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-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
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-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
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-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
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-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
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-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
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-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
