熱力學第一定律
化學試劑,九料化工商城 / 2020-12-11
熱力學第一定律是大量經(jīng)驗的總結(jié)(這是許多科學定律形成的一般特點)尤其是，沒有一個人曾經(jīng)制成能夠作功而不消耗燃料的水動機，由于所有憑空產(chǎn)生能量的企圖均告破滅，這一希望被放棄了.現(xiàn)在，這種經(jīng)驗已作為一個定律表示如下：
熱力學第一定律:能量既不能創(chuàng)生，也不能消滅.
(現(xiàn)在我們已熟核能，因此必須這樣來理解“能”的概念:“能“是包含量因素的，通過E=Cm2表現(xiàn)出來.)
功和熱
在解釋熱力學第一定律時應(yīng)該記住以下幾點:能量可以轉(zhuǎn)移進體系或從體系轉(zhuǎn)移出去，體系是我們所指定的物質(zhì)的某一部分.在實驗室里，它可能是指燒瓶中的樣品.物質(zhì)的其余部分稱為環(huán)境，通常意味著水浴或大氣.對體系作功是傳遞能量的方法之一例如，強烈地動盛水的容器可以把能量傳給其中的水(其結(jié)果是水溫升高).用已知輸出功率的電動機或連接攪拌器的下落重物，可以很容易地測出作功的量，比如，為了把500cm3的水從20℃升高到25℃，需要傳入10.4kJ的能量這相當于一個100W的電動機運行104S(因為1J=1W?S)或讓一個質(zhì)量為10kg的重物跌落106m(因為功=mgh，g是重力加速度，9.81m?s-2).
傳遞能量的另一種方法是傳熱。例如，要使盛水的容器升高相同的溫度(因而傳遞相同的能量)，可以在水中裝入加熱器，并產(chǎn)生10.4k的熱(相當于用100W的加熱器加熱104s).
功和熱是向體系傳入或由體系傳出能量的兩種基本方式可以認為體系是一個能庫，這個能庫可用兩種方式流通能量:作功或傳熱但當這種流通是在率內(nèi)進行時，這些能量便作為儲備能簡單地儲著，并可用任意一種方式收回隔離體系就象一個關(guān)門的庫房，沒有功或熱的交換。塞緊的保溫真空瓶就是一個例子.
對體系作功所傳遞的能量寫作w通常以焦(J)或千焦(kJ)表示)因此，如果我們對體系作功傳人10kJ的能量，就寫成w=+10kJ.相反如果體系自身對外作了1okJ的功，我們便說W=-10kJ，因為體系對外界作功耗掉了10kJ的能量.
以熱的形式傳遞的能量寫作q，同樣以焦或千焦表示。這樣，如果以熱的形式傳給體系10kJ的能量，我們就寫:q=+10kJ.如果從體系傳出相同的熱量;則寫成:q=-10kJ,負號表示體系消耗能量.
現(xiàn)在，第一定律可以用代號和來表示。我們假設(shè)體系的能量即它的內(nèi)能為當能量以功或熱的形式轉(zhuǎn)移時，內(nèi)能的變化寫成△，則內(nèi)能的變化如下:△U=q+w
因此，如果以作功的方式對體系傳入250kJ的能量(w=250kJ)，與此同時，體系對環(huán)境放出150kJ的熱能(q=150kJ)?則內(nèi)能的總變化是△U=+100kJ這一過程的總結(jié)果，使能庫的儲備增加了100kJ，這些能量被儲著，直至下一個過程再以熱或功的形式取用之（九料化工http://yuehuifs.cn/）.
內(nèi)能和焓
假設(shè)能量以熱的形式傳給盛于敝口容器中500cm3的水，這時“較熱的”(即達到較高溫度的)水稍為膨脹。當水膨脹時便將大氣推開如圖9-1.這種推動意味著體系對環(huán)境作功換句話說，當以熱的形式對一個在大氣中口的體系傳入能量時體系的能量變化并非簡單地△U=q，因為它同時損失一些能量一一推開大氣作了功。自動地計入這個損失以后的量就是焓，H，焓是這樣定義的:當在恒壓下以熱的形式向體系傳入能量q時，焓的變化恰好等于q:
△H=q;q是恒壓下傳逆的熱.
當在恒容條件下向體系傳遞同樣的能量而體系不對外界作功時，其內(nèi)能的變化便恰好等于q:
△U=q:q是恒容下傳遞的熱.
△H和△U之間的差別以圖9-2說明通常在恒壓下傳遞能量時產(chǎn)生的體積變化很小，因此以功的形式耗掉的能量也很小，故△H與U幾乎相等，可是，對于那些包含氣體的反應(yīng)，往往使體積變化很大，因而對環(huán)境作了大量的功，所以它們的△H互和△U可能有顯著的差異(每摩爾反應(yīng)物幾千焦).
在化學上，主要涉及恒壓下的能量傳遞，因此我們著重注意的變化一我們了解反應(yīng)時發(fā)生的變(例如，利用本章后面表中給出的資料)我們便可推斷當反應(yīng)在恒壓下發(fā)生時需要吸收或放出的熱能.
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