Re: [問題] 請問焓的白話解釋....

看板Physics作者linkismet (linkismet)時間9年前 (2014/11/14 16:37)推噓8(8推 0噓 1→)

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一件一件說清楚 ------------------------------------------------------------------------------ A..熱力學第一定律套我老師說的話:對一個系統的能量，一部分是熱的流進流出 (我們叫 ΔQ ,正負號自行定義.) 一部分是系統對外界作功或是外界對系統作功 (我們叫 ΔW ,正負號自行定義,之後還要考慮是不是exact, process可不可逆) 剩下的不管知不知道直接叫它內能 (也就如此定義了ΔU,成因是分子間動能, 化學能,E=m*c^2...balabala...) 在物理過程中, ΔU = ΔQ + ΔW (Clausius 式定義<--物理學家版) or ΔU = ΔQ - ΔW (IUPAC 定義 <--化學家版) 微分形式為 dU = δQ + δW or dU = δQ - δW 其實就只是能量守恆定律.... note:能量只能討論差值 ------------------------------------------------------------------------------ B.化學熱力學或是熱力學入門課程的常見說法:從潛熱引入焓考慮普通狀況下的化學反應(簡單的例子如化學熱力學主要討論的相變，放熱吸熱反應)，很多都是在常壓下進行實驗，所以大多是等壓過程現在來看看其中一個較單純的反應，相變當1mole水從固態冰變成液態水時，處在一大氣壓下( 定壓P=1atm) ，體積改變( V_2 變成V_1) 第一定律若寫成 ΔU = ΔQ - ΔW (IUPAC convention) ΔU = ΔQ - P*ΔV (其中 ΔQ就是潛熱) 展開寫明確一點 ( U_2 - U_1 ) = Δ Q - P( V_2 -V_1 ) 移項整理一下 Δ Q=( U_2 + P*V_2 )-( U_1 + P*V_1 ) 在此可以直接定義焓 H = U + PV 由於U,P,V都是狀態函數，所以H也是一個狀態函數我們可以得到 ΔQ=ΔH 上式就代表 "定壓過程中系統熱量變化=焓變化" 在冰變成水的實例就是說 "潛熱等於焓變化" ------------------------------------------------------------------------------ C.下面把你的問題細細道來 ※ 引述《Alcor (墨水藍)》之銘言： : 最近在看熱力學但是關於焓的定義卻不是很懂 : 而內能 (Internal Energy) 在我的理解裡面 : 假設今天給定一熱量 q 其中一部分會產生膨脹即是 w : 而剩下的就被吸收吸收的能量為 ΔE : 固可以得到 ΔE = q - w 的公式 : 而焓 (Enthaply) 則是定義為 H = E + PV : 這部分我完全不知道該怎麼去以解課本網路上找到的解釋又很官腔 : 想請問大家是否有甚麼比較白話的解釋上面回答了 : 另外如果將 E 代換成 q - w 而 w 又等於 PV : 那是否可以把 H 替換成是 q - w + w 而得到 H = q 呢 : 如果是的話那為什麼又要多令一個 H 出來? 上面回答了，因為方便(討論等壓的狀況下) : 還有一個是課本上提及的公式 : 理想氣體的可逆等壓膨脹 (Reversable Ispbaric of an Ideal gas) : 我的理解是因為等壓所以膨脹的功 w = PΔV : 但是卻不知道要怎麼求 q 所以也不知道 ΔE 是怎麼來的 q 間接推算，e.g. 冰變水的潛熱是334kJ/kg乘上質量,或TdS積分,如果知道S的話... P,V. 可以量 : 反而是可以由 ΔH = ΔE + PΔV , PΔV = w , ΔE = q - w : 經由代換去得到 ΔH = q 但是也只知道這兩個相等還是不知道值怎麼求 ΔH = q 焓變化等於熱變化這是自然的，因為你討論。可逆等壓膨脹求值:從題目給的已知條件代換第一定律求未知 : 麻煩大家了! ------------------------------------------------------------------------------ D. Legendre transform 在更好的弄懂了其中的物理，定義了內能,熵..等概念之後,我們知道有一個數學物理技巧 Legendre transform，可以把函數或定律(包括第一定律的U)轉換為其他等價的形式，可以藉此探討方程的更內部更重要的結構例如古典力學的Lagrange 力學轉換為Hamilton力學(從算Lagrangian到算Hamiltonian) 同理，熱力學系統中自然變數有P,V,T,S.. 把第一定律針對不同的自然變數對作Legendre transform 之後可得到不同的等價轉換型式因而可以從內能(U)另外定義如 Helmholtz free energy(F), Gibbs free energy(G), Enthalpy(H)等等 dU= TdS - PdV (自然變數S,V) dF= -SdT - PdV (自然變數T,V) dH= TdS + VdP (自然變數S,P) dG= -SdT + VdP (自然變數T,P) note: 當為可逆過程時,δQ=TdS 所以.... 所以，焓，是討論等壓過程時一個較自然方便的概念 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 36.232.130.244 ※ 文章網址: http://www.ptt.cc/bbs/Physics/M.1415954249.A.741.html ※ 編輯: linkismet (36.232.130.244), 11/14/2014 16:45:17 ※ 編輯: linkismet (36.232.130.244), 11/14/2014 16:46:00

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