因为它是变量的函数,并非全部被调用 自然变量。自然变量是我们可以通过直接测量轻松测量的那些,例如 体积, 压力 ,和 温度.
T:温度
V:音量
P:压力
S:熵
G:吉布斯的自由能量
H:焓
下面是一个有点严格的推导,显示我们如何测量Enthalpy,甚至间接测量。最终我们得到了一个表达式,让我们可以测量恒定温度下的焓!
焓是熵,压力,温度和体积的函数,温度,压力和体积作为其麦克斯韦关系下的自然变量:
#H = H(S,P)#
#dH = TdS + VdP# (等式1) - 麦克斯韦关系
我们这里不需要使用这个等式;关键是,我们也不能直接测量熵(我们没有“热流量计”)。因此,我们必须找到一种使用其他变量来测量Enthalpy的方法。
因为焓通常是在上下文中定义的 温度 和 压力,考虑吉布斯自由能的一个公式(函数的一个函数) 温度 和 压力)及其麦克斯韦关系:
#DeltaG = DeltaH - TDeltaS# (等式2)
#dG = dH - TdS# (等式3) - 差异形式
#dG = -SdT + VdP# (等式4) - 麦克斯韦关系
从这里我们可以使用等式(Eq)在恒定温度下写出关于压力的偏导数。 3:
#((deltaG)/(deltaP))_ T =((deltaH)/(deltaP))_ T - T((deltaS)/(deltaP))_ T# (等式5)
使用Eq。 4,我们可以采用我们在方程式中看到的第一个偏导数。 5(对于吉布斯)。 #-SdT# 从那以后变成0 #DeltaT = 0#,和 #DELTAP# 被分开了。
#((deltaG)/(deltaP))_ T = V# (等式6)
我们可以写的另一件事,因为G是一个状态函数,是麦克斯韦关系的交叉导数,用来计算方程的熵半。 5:
# - ((deltaS)/(deltaP))_ T =((deltaV)/(deltaT))_ P# (方程式7)
最后,我们可以插入Eqs。 6和7成Eq。 5:
#V =((deltaH)/(deltaP))_ T + T((deltaV)/(deltaT))_ P# (公式8-1)
并进一步简化:
#((deltaH)/(deltaP))_ T = V - T((deltaV)/(deltaT))_ P# (公式8-2)
我们去!我们有一个功能,描述如何“直接”测量焓。
这就是说,我们可以从气体体积的变化开始,因为它的温度在恒压环境(如真空)中变化。然后,我们得到了 #((的deltaV)/(DeltaT的))_ P#.
然后,为了更进一步,你可以乘以 ##的dP 并从第一压力到第二压力整合。 然后,您可以通过改变容器的压力在特定温度下获得焓变化。
#DeltaH = int_(P_1)^(P_2)V - T((deltaV)/(deltaT))_ P dP# (方程9)
例如,您可以应用理想气体定律并获得 #((deltaV)/(deltaT))_ P =((delta)/(deltaT)((nRT)/ P))_ P =(nR)/ P#
你可以说理想气体就是这样
#DeltaH = int_(P_1)^(P_2)V - V dP = 0#
意味着焓只取决于理想气体的温度!整齐。