熵和焓的理解
解读“焓”与“熵”
编年史 @ 制冷原理
曹小军 2014-6-7
以生成物的焓小于反应物的焓。 2. 如果单纯通过热传递来改变物体的内能，内能的变化可以用传递热量的多少来度量，这时物体内 能的增加（或减少)量△U 就等于外界吸收（或对外界放出）热量 Q 的数值，即△U=Q。 3. 在做功和热传递同时存在的过程中，物体内能的变化，则要由做功和所传递的热量共同决定。在 这种情况下，物体内能的增量△U 就等于从外界吸收的热量 Q 和对外界做功 W 之和。即△U=W+Q 能量守恒定律： 能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体 转移到另一个物体，在转移和转化的过程中，能量的总量不变。 能量的多样性： 物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等， 可见，在自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应。 不同形式的能量转化： “摩擦生热”是通过克服摩擦力做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功 将壶盖顶起，表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能。 。 。这些实例说明了 不同形式的能量之间可以相互转化，且这一转化过程是通过做功来完成的。 能量守恒的意义： 1.能的转化与守恒是分析解决问题的一个极为重要的方法，它比机械能守恒定律更普遍。例如物体在 空中下落受到阻力时，物体的机械能不守恒，但包括内能在内的总能量守恒。 2. 能量守恒定律是 19 世纪自然科学中三大发现之一，也庄重宣告了第一类永动机幻想的彻底破灭。 3.能量守恒定律是认识自然、改造自然的有力武器，这个定律将广泛的自然科学技术领域联系起来。 第一类永动机 不消耗任何能量却能源源不断地对外做功的机器。 其不可能存在，因为违背的能量守恒定律。 热力学第二定律 热力学第二定律有几种表述方式： 克劳修斯表述：热量可以自发地从温度高的物体传递到较冷的物体，但不可能自发地从温度低的物体 传递到温度高的物体； 开尔文-普朗克表述：不可能从单一热源吸取热量，并将这热量变为功，而不产生其他影响。 熵表述：随时间进行，一个孤立体系中的熵总是不会减少。——“熵”的引入 熵在热力学中是表征物质状态的参量之一，通常用符号 S 表示。在经典热力学中，可用增量定义为 dS=(dQ/T)，式中 T 为物质的热力学温度；dQ 为熵增过程中加入物质的热量。有了熵的概念，热力学 第二定律可以从数学上表述为熵增加原理， 他揭示了自然界中这样的一个事实： 在一个可逆的过程中， 系统的熵越大，就越接近平衡状态，虽然此间能量的数量不变，但可供利用或者是转化的能量却是越 来越少。 意义： 在可逆微变化过程中，熵的变化等于系统从热源吸收的热量与热源的热力学温度之比，可用于度 量热量转变为功的程度。 在不可逆微变化过程中，实际发生的过程总使整个系统的熵值增大，此即熵增原理，熵的增加就 意味着有效能量的减少，一定的能量就被转化成了不能再做功的无效能量。 就这样，热力学第一定律阐明了热在转化过程中各种能量总是保持不变的规律，熵增加原理则定 量地揭示出宏观过程的方向性和限度，两个定律相互交织，构成了一幅完整的图画，使人们对热现象 的能量转化过程的基本特征有了全面的认识。 关系
高中物理热力学问题中的焓和熵的概念及计算
高中物理热力学问题中的焓和熵的概念及计算热力学是物理学中的一个重要分支，它研究的是物质的热现象和能量转化。
在高中物理课程中，热力学是一个重要的内容，其中焓和熵是两个基本概念。
本文将重点介绍焓和熵的概念及计算方法，并通过具体题目的分析和解答来帮助高中学生更好地理解和应用这些概念。
一、焓的概念及计算焓是热力学中的一个重要物理量，它表示系统在恒压条件下的内能和对外做功的总和。
在化学反应和热力学过程中，焓的变化可以帮助我们判断反应的放热或吸热性质。
焓的计算公式为：H = U + PV其中，H表示焓，U表示内能，P表示压强，V表示体积。
焓的单位是焦耳（J）。
例如，某个系统的内能为1000J，压强为2Pa，体积为0.5m³。
那么这个系统的焓为多少？根据焓的计算公式，我们可以得到：H = U + PV = 1000J + 2Pa × 0.5m³ = 1000J+ 1J = 1001J因此，这个系统的焓为1001焦耳。
二、熵的概念及计算熵是热力学中描述系统无序程度的物理量，也是一个衡量系统混乱程度的指标。
熵的增加表示系统的无序程度增加，熵的减少表示系统的有序程度增加。
熵的计算公式为：ΔS = Q/T其中，ΔS表示熵的变化量，Q表示系统吸收或释放的热量，T表示温度。
熵的单位是焦耳/开尔文（J/K）。
例如，某个系统吸收了500J的热量，温度为300K。
那么这个系统的熵变是多少？根据熵的计算公式，我们可以得到：ΔS = Q/T = 500J / 300K = 1.67 J/K因此，这个系统的熵变为1.67焦耳/开尔文。
三、题目分析与解答下面我们通过具体的题目来进一步说明焓和熵的应用。
题目一：某个物体的焓变为300J，压强为1Pa，体积为0.2m³。
求该物体的内能变化量。
解答：根据焓的计算公式，我们可以得到：H = U + PV将已知数据代入公式，可得：300J = U + 1Pa × 0.2m³解方程，可得：U = 300J - 0.2J = 299.8J因此，该物体的内能变化量为299.8焦耳。
熵焓自由能
熵焓自由能This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020熵、焓、自由能熵.熵：热量与温度之商乘坐熵，记作S。
S = Q / T .熵变; 熵的变化量称为熵变，记作ΔSΔS = ΔQ / T .Q 为系统吸收的热量，T为系统的温度。
熵变等于系统从热源吸收的热量与系统的热力学温度之比，可用于度量热量转变为功的程度。
熵表示热量转化为功的程度，也表示系统中的无序程度，1、熵越大，其做功能力下降，无序程度增加。
2、熵是表示物质系统状态的一个物理量，它表示该状态可能出现的程度。
、3、孤立体系（即绝热体系）中实际发生的过程必然要使它的熵增加。
4、对于纯物质的晶体，在热力学零度时，熵为零.：有两种表述形式。
表述1：不可能用有限个手段和程序使一个物体冷却到绝对温度零度。
表述2：一切纯物质的晶体，在热力学零度时，熵为零。
标准熵：1 mol物质在下所计算出的熵值，称标准摩尔熵，简称标准熵。
用ST q表示，单位：J·mol-1 ·K－1熵的规律：(1) 同一物质，气态熵大于液态熵，液态熵大于固态熵； ST q(g) > ST q(l) > ST q(s)S q H2O (g) > H2O (l) > H2O (s)(2) 相同组成的分子中，分子中原子数目越多，熵值越大；S q O2 (g) < S q O3 (g)S q NO (g) < S q NO2 (g) < S q N2O4 (g)S q CH2=CH2 (g) < S q CH3-CH3 (g)(3) 相同元素的原子组成的分子中，分子量越大,熵值越大；S q CH3Cl(g) < S q CH2Cl2 (g) < S q CHCl3(g)(4) 同一类物质，越大，结构越复杂，熵值越大；S qCuSO4(s) < S qCuSO4·H2O(s) < SqCuSO4·3H2O(s) < SqCuSO4·5H2O (s)S qF2(g) < S qCl2(g) < S qBr2(g) < SqI2 (g)(5) 固体或液体溶于水时，熵值增大，气体溶于水时，熵值减少。
焓&熵
焓enthalpy为了引出焓这个概念，我们先讨论恒容和恒压过程的热效应。
对于一个封闭体系，△U=Q-W，封闭体系，恒容变化（不做体积功），且不做非体积功时，△U=Q，即封闭系、恒容、W'=0时，△U=Q v（Q v为恒容热效应），dU=δQ v。
上式是热力学中常用的一个公式，使用此公式时，一定要满足前面的条件，请大家注意，在热力学中用公式必须满足条件。
在化学中，我们更关心恒压过程，因为化学效应一般是在恒压条件下进行的。
封闭体系、恒压时，△U=Q p-W，若W'=0,则Q p=△U+W=△U+P e△V=U2-U1+（P e V2-P e V1）,因恒压P e=P1=P2，则Q p=（U2+P2V2）-（U1+P1V1），为了数学表达的方便，引进一个物理量，焓：H=U+PV，这里要说明一下，焓在这里无明确的物理意义，可以理解为，为了表达方便，专门设为一个符号，H即U+PV，之所以要提出焓这一物理量，是因为U+PV经常会用到，所以专门用一个符号来代替它。
则上式 Qp=H2-H1=△H。
∴封闭体系、恒压、W'=0时, Qp=△H，dH=δQ p。
这里要特别说明的是，H是状态系数，因为U、P、V都是状态系数，状态确定，U、P、V都是一定值，当然H也是确定值，也就是说从始态→终态，所有途径的△H都是的一样的，也就是说，在计算△H时，可以设计一条方便计算得途径。
焓是热力学的基本概念之一，以后经常要用到。
总的来说，封闭体系不做非体积功时的过程，内能变化可以通过测定恒容热效应来求，焓变可以通过测恒压热效应求得。
焓焓(enthalpy)，符号H，是一个系统的热力学参数。
物理意义：⑴H=U+pV 焓=流动内能+推动功⑵焓表示流动工质所具有的能量中，取决于热力状态的那部分能量定义一个系统内:H = U + pV式子中"H"为焓，U为系统内能，p为其压强，V则为体积。
对于在大气内进行的化学反应，压强一般保持常值，则有ΔH = ΔU + pΔV规定放热反应的焓取负值。
焓与熵的定义
焓与熵的定义引言焓和熵是热力学中两个重要的概念。
它们描述了物质在热力学过程中的性质和变化。
本文将对焓和熵的定义进行全面详细、完整且深入的阐述，以便更好地理解和应用这些概念。
焓的定义焓（enthalpy）是热力学中一个重要的状态函数，通常用符号H表示。
焓可以理解为系统的内能和对外界做功之间的关系。
焓的定义如下：H = U + PV其中，H表示焓，U表示系统的内能，P表示系统的压强，V表示系统的体积。
焓的单位通常是焦耳（J）或卡路里（cal）。
焓的定义可以通过对焓的微分形式进行推导得到：dH = dU + PdV + VdP根据热力学第一定律，系统的内能变化等于系统所吸收的热量与对外界做的功之和：dU = δQ - δW将上式代入焓的微分形式中，可以得到焓的微分形式表达式：dH = δQ - δW + PdV + VdP根据热力学第二定律，对于可逆过程，系统的熵变可以表示为：δQ = TdS将上式代入焓的微分形式中，可以得到焓的微分形式的另一种表达式：dH = TdS - δW + PdV + VdP通过以上推导，我们可以看出焓的定义与系统的内能、压强、体积和熵之间有着密切的关系。
熵的定义熵（entropy）是热力学中一个重要的状态函数，通常用符号S表示。
熵可以理解为系统的混乱程度或无序程度。
熵的定义如下：S = k ln W其中，S表示熵，k表示玻尔兹曼常数，W表示系统的微观状态数。
熵的单位通常是焦耳/开尔文（J/K）或卡路里/开尔文（cal/K）。
熵的定义可以通过对熵的微分形式进行推导得到：dS = δQ / T其中，dS表示熵的微分，δQ表示系统吸收的热量，T表示系统的温度。
根据热力学第二定律，对于可逆过程，可以得到：dS = dQ / T通过以上推导，我们可以看出熵的定义与系统吸收的热量和温度之间有着密切的关系。
焓与熵的关系焓和熵之间存在着一定的关系。
根据焓和熵的定义，可以得到焓和熵的关系式如下：dH = TdS + VdP上式表明，在恒温恒压条件下，焓的变化等于系统吸收的热量与温度的乘积，再加上系统的体积和压强的乘积。
化工热力学的名词解释
化工热力学的名词解释引言：化工热力学是化学工程中非常重要的一门学科，它研究的是化学反应过程中的能量转化、传递和平衡等热力学原理与方法。
以下将对化工热力学中的一些关键名词进行解释，帮助读者更好地理解和应用这些概念。
一、焓（Enthalpy）：焓是化工热力学中一个非常重要的量，它表示系统的内能和对外界做的功之间的总和。
焓的变化是化学反应或物质相变等过程中的重要参量。
在常温常压下，焓通常使用标准焓表示，记为ΔH°。
通过计算物质的吸热或放热量，可以用来确定反应的热效应。
二、熵（Entropy）：熵是表示系统无序程度或混乱程度的物理量。
化工热力学中的熵是指系统能量的一种度量，常用符号为S。
熵的变化是系统在吸热或放热过程中的重要参量。
熵增定律是指孤立系统熵总是增加的规律，可用来描述自然界中的很多过程。
三、自由能（Free Energy）：自由能是一个系统在恒定温度下能做的最大可逆功的最大减值。
它是描述系统在恒定温度和压力下它达到一个平衡状态的程度的一个非常重要的物理量。
自由能的变化可用来预测反应是否会自发进行以及反应的方向。
四、热力学平衡（Thermodynamic Equilibrium）：热力学平衡是指系统的各种宏观性质在连续不断的时间变化之后趋于稳定的状态。
对于化学反应的热力学平衡，反应物和生成物的浓度或物相的比例保持不变，且反应速率达到一种动态平衡，正反应速率相等。
热力学平衡状态是实现可持续化学反应的重要条件。
五、化学势（Chemical Potential）：化学势是描述物质在一定温度、压力和组分条件下的自由能变化的关键物理量。
化学势的变化可以预测化学反应的趋势以及化学平衡的位置。
通过研究化学势的变化可以探索最佳反应条件和反应过程的优化。
六、热容（Heat Capacity）：热容是指系统在吸收或释放一定量热量时温度变化的情况。
它是描述物质对热能的存储和释放能力的物理量。
热容可以分为等压热容和等容热容，分别对应恒定压力和恒定体积条件下的热容。
熵和焓关系公式自发坐标
熵和焓关系公式自发坐标熵和焓是热力学的重要概念，它们之间存在一定的关系。
在自发坐标下，这种关系可以通过一些热力学公式来描述。
熵是描述系统混乱程度的量度，也可以理解为系统的无序程度。
熵的定义可以通过热力学第二定律来推导，根据这个定律，一个孤立系统的熵不会减少，只能增加或保持不变。
熵的变化可以用下面的公式表示：ΔS=∫(dQ/T),其中ΔS表示熵的变化，dQ表示系统中传热的微小量，而T表示系统的温度。
这个公式的意义是，熵的增加是由系统吸收的热量以及温度产生的。
而焓是一个系统的能量的一种度量。
在自发坐标下，焓变化可以通过下面的公式来描述：ΔH=ΔU+PΔV,其中ΔH表示焓变化，ΔU表示内能的变化，P表示系统的压力，ΔV 表示体积的变化。
这个公式的意义是，焓的变化是由于内能的变化以及体积对系统的压力产生的。
在自发坐标下，熵和焓的关系可以通过以下公式来表示：dS=(1/T)dQ+P/TdV,其中dS表示熵的微小变化，dQ表示传热的微小量，T表示系统的温度，P表示系统的压力，dV表示体积的微小变化。
利用梅森方程，可以将上述公式变形为：dH=TdS+VdP,其中dH表示焓的微小变化，和dS是一样的定义，而V表示体积，P表示压力。
这个关系是非常重要的，它揭示了熵和焓之间的相互关系。
当系统发生温度或压力变化时，熵和焓的值也会发生变化，而这个关系可以帮助我们理解系统的热力学性质。
需要注意的是，上述公式只适用于自发坐标下的系统。
自发坐标是指系统中熵和焓的变化是由系统内部的热交换和体积变化引起的。
如果系统不处于自发坐标下，则上述关系不成立。
总结起来，熵和焓是热力学中重要的概念，它们之间存在一定的关系。
在自发坐标下，熵和焓的关系可以用前面提到的公式来表示。
这个关系对理解系统的热力学性质非常有帮助。
熵和焓的理解
熵entropy描述的重要态函数之一。
熵的大小反映系统所处状态的稳定情况，熵的变化指明热力学过程进行的方向，熵为提供了定量表述。
为了定量表述热力学第二定律，应该寻找一个在可逆过程中保持不变，在不可逆过程中单调变化的态函数。
克劳修斯在研究卡诺热机时，根据卡诺定理得出，对任意循环过程都有，式中 Q是系统从温度为T的热源吸收的微小热量，等号和不等号分别对应可逆和不可逆过程。
可逆循环的表明存在着一个态函数熵，定义为对于绝热过程Q＝0，故S≥0，即系统的熵在可逆绝热过程中不变，在不可逆绝热过程中单调增大。
这就是熵增加原理。
由于孤立系统内部的一切变化与外界无关，必然是绝热过程，所以熵增加原理也可表为：一个孤立系统的熵永远不会减少。
它表明随着孤立系统由非平衡态趋于平衡态，其熵单调增大，当系统达到平衡态时，熵达到最大值。
熵的变化和最大值确定了孤立系统过程进行的方向和限度，熵增加原理就是热力学第二定律。
能量是物质运动的一种量度，形式多样，可以相互转换。
某种形式的能量如内能越多表明可供转换的潜力越大。
熵原文的字意是转变，描述内能与其他形式能量自发转换的方向和转换完成的程度。
随着转换的进行，系统趋于平衡态，熵值越来越大，这表明虽然在此过程中能量总值不变，但可供利用或转换的能量却越来越少了。
内能、熵和热力学第一、第二定律使人们对与热运动相联系的能量转换过程的基本特征有了全面完整的认识。
从微观上说，熵是组成系统的大量微观粒子无序度的量度，系统越无序、越混乱，熵就越大。
热力学过程不可逆性的微观本质和统计意义就是系统从有序趋于无序，从概率较小的状态趋于概率较大的状态。
在信息论中，熵可用作某事件不确定度的量度。
信息量越大，体系结构越规则，功能越完善，熵就越小。
利用熵的概念，可以从理论上研究信息的计量、传递、变换、存储。
此外，熵在控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学等领域也都有一定的应用。
注：熵的增加系统从几率小的状态向几率大的状态演变，也就是从有规则、有秩序的状态向更无，更无秩序的演变。
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熵
entropy
描述热力学系统的重要态函数之一。
熵的大小反映系统所处状态的稳定情况，熵的变化指明热力学过程进行的方向，熵为热力学第二定律提供了定量表述。
为了定量表述热力学第二定律，应该寻找一个在可逆过程中保持不变，在不可逆过程中单调变化的态函数。
克劳修斯在研究卡诺热机时，根据卡诺定理得出，对任意循环过程都有Image:熵１.jpg，式中Image:熵２.jpg Q是系统从温度为T的热源吸收的微小热量，等号和不等号分别对应可逆和不可逆过程。
可逆循环的Image:熵３.jpg表明存在着一个态函数熵，定义为
Image:熵４.jpg
对于绝热过程Q＝0，故S≥0，即系统的熵在可逆绝热过程中不变，在不可逆绝热过程中单调增大。
这就是熵增加原理。
由于孤立系统内部的一切变化与外界无关，必然是绝热过程，所以熵增加原理也可表为：一个孤立系统的熵永远不会减少。
它表明随着孤立系统由非平衡态趋于平衡态，其熵单调增大，当系统达到平衡态时，熵达到最大值。
熵的变化和最大值确定了孤立系统过程进行的方向和限度，熵增加原理就是热力学第二定律。
能量是物质运动的一种量度，形式多样，可以相互转换。
某种形式的能量如内能越多表明可供转换的潜力越大。
熵原文的字意是转变，描述内能与其他形式能量自发转换的方向和转换完成的程度。
随着转换的进行，系统趋于平衡态，熵值越来越大，这表明虽然在此过程中能量总值不变，但可供利用或转换的能量却越来越少了。
内能、熵和热力学第一、第二定律使人们对与热运动相联系的能量转换过程的基本特征有了全面完整的认识。
从微观上说，熵是组成系统的大量微观粒子无序度的量度，系统越无序、越混乱，熵就越大。
热力学过程不可逆性的微观本质和统计意义就是系统从有序趋于无序，从概率较小的状态趋于概率较大的状态。
在信息论中，熵可用作某事件不确定度的量度。
信息量越大，体系结构越规则，功能越完善，熵就越小。
利用熵的概念，可以从理论上研究信息的计量、传递、变换、存储。
此外，熵在控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学等领域也都有一定的应用。
注：熵的增加表示系统从几率小的状态向几率大的状态演变，也就是从比较有规则、有秩序的状态向更无规则，更无秩序的状态演变。
焓
enthalpy
热力学中表征物质系统能量的一个重要状态参量，常用符号H表示。
对一定质量的物质,焓定义为H＝U+pV,式中U为物质的内能，p为压力，V为体积。
单位质量物质的焓称为比焓，表示为h＝u+p/ρ,u为单位质量物质的内能（称为比内能），ρ为密度，1/ρ为单位质量物质的体积。
焓具有能量的量纲。
一定质量的物质按定压可逆过程由一种状态变为另一种状态，焓的增量便等于在此过程中吸入的热量。
气体的内能是气体分子微观运动的动能，其中包括分子的平移动能、分子转动动能和分子内部的振动以及离解能量等。
单原子气体分子只有平移动能，多原子气体分子除具有平移动能外，还有转动和振动能。
在热力学温度1500K以下，振动和离解能可忽略不计，气体内能只包括平移动能和转动能。
这两部分能量在理论上都正比于热力学温度T。
对于完全气体（在常温常压下,空气与完全气体很相近）,定压比热cp可视为常数,单位质量气体的焓等于c
p
和气体热力学温度
T的乘积,即h=c
p T。
实验测定实际气体的c
p
同T和p都有关系，温度的影响比压
强要大一些，但影响都不很大。
在理论和工程计算中，c
p
常被看成常数。
在温度
不太高时（如一般热机和超声速飞机所达到的温度），空气的c
p
值通常取为1004.6焦耳/（千克·开）。
在气流问题中，气体的比焓等于气体内能和流动功之和,因为p/ρ等于单位质量流体流进某流管截面时反抗压力所作的功（即流动功）。
单位质量气体的总能量等于比焓与宏观流动动能之和，称为总比焓，通常以h0表示。
在与外界没有能量交换的气流中，沿流管气体的总比焓不变，即为常值。