熵和焓關係公式
1、熵與焓是什麼
熵是描述物質混亂程度的物理量,用符號S來表示,單位是J/(mol·K)
焓也是物質的一種物理量,跟內能有點關係,但又不是內能,是在做一些計算時,人為引入的一個物理量。用符號H來表示,單位是kJ/mol。
焓值與內能的關係可以用一個公式表示:H=U+pV(U是內能,p是壓強,V是體積)
但是在高中可以把焓簡單認為是物質的內能。
由此可見,熵是對物質混亂程度的描述,而焓是有關“內能”的物理量,區別還是很大的。
2、熵的大小比較與熵變
熵值的大小關係:物質越混亂熵值越大,對於同一種物質,熵值大小關係是氣態>液態>固態在一個化學反應中,由固態變成液態或者氣態,或者由液態變成氣態,以及氣態分子數由少變多的等過程熵的值都會增加。
至於熵值是如何得出來的,一般可以根據實驗資料、按一定規律計算,也可以按統計力學方法計算,方法較為複雜,這裡暫時不做探討。如果想要知道具體某個物質的熵值是多少,如果是常見的物質,可以直接通過查詢標準熵值表得到,這些熵值是科學家們通過實驗和計算得到的,可以自行搜尋。
在一個化學反應中,從反應物變為生成物的過程中,熵的值是會發生變化的,這個變化的值我們稱為“熵變”,用生成物的熵減去反應物的熵來得到,公式如下:
熵變
這個公式既是熵變的定義,也能直接用於計算熵變的具體值,只要查詢熵值表找到生成物與反應物的熵值就能進行計算。注意,熵值增大,熵變為正值,熵值減小,熵變為負值。
3、焓的大小比較與焓變
焓值的大小關係:一般內能越高,焓值越大,但是一種物質的內能是無法直接測定的,也就無法得到焓值的具體數值。但是我們可以通過實驗或者計算比較一個化學變化中生成物與反應物的焓值的差值,這樣的差值我們稱作“焓變”,公式如下:
焓變
注意,這個公式是焓變的定義公式,但是無法用它計算焓變的具體值,因為反應物和生成物的焓值是無法得到的。
那麼如何得到某個反應焓變的具體值呢,一個方法就是在恆壓的環境中,實驗測定該化學反應釋放或吸收的熱量(注意要求釋放出的能量只做體積功,不做非體積功),而這個熱量就是焓變的絕對值。如果該反應釋放熱量,物質的焓減小,焓變值有負號如果該反應吸收熱量,物質的焓增大,焓變值就是正值,沒有負號。
還有一個方法就,是利用鍵能進行計算,公式如下:
用鍵能計算焓變
鍵能是可以通過實驗或計算得到的,這裡就不做深入探討。
H=U+PV
吉布斯自由能(G),熵(S),焓(H)之間有如下關係:
G=H-TS,T為溫度
G〉40kj/mol時,反應正向不可進行G
G與K有如下關係(上標和下標打不出來):
ΔG=-RTlnK
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