为什么不能直接测量焓? +示例

为什么不能直接测量焓? +示例
Anonim

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 温度压力,考虑吉布斯自由能的一个公式(函数的一个函数) 温度压力)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。