1. 关于等容过程DU=DQ-DPV,becauseV=C(constant),所以DPV=0,那么DU=DQ(等容)。由于DH=DU DPV, 因为DPV=0, 所以DH=DU, 则DH=DQ(等容)。等压中DH=DQ(等压),那么就有DQ(等压)=DQ(等容)。那么同一反应在等压和等容中Q相等。与教材P77例5.5似乎有些矛盾。请您解释一下,非常感谢。 答:应当特别注意的是, H是在等压过程中定义的,因此 delta H = delta U P delta V 而不是 delta H = delta U delta(PV) 也不是 delta H = delta U V deltaP 因为delta(PV) = V deltaP P deltaV。
对于等容过程,我们可以写出: delta U = Qv - W = Qv 对于等压过程,我们可以有: delta U = Qp - P deltaV 根据H的定义: H = U PV 我们得到: delta H = delta U P deltaV = Qp 由此我们得出delatU为等容热量,deltaH为等压热量。 二者只有在体系不做功的情况下才相等。
2. 我有一个问题想请教您: 我们认为一个过程的自发性时需要体系的自由能减小,即体系做非体积功的能力减小。 但在这里体积功和非体积功有什麽本质的区别呢?为何做体积功的能力不会降低呢? 答:你的问题可以分为三个部分。第一,什么是非体积功?第二,它与体积功有何异同?第三,为什么Gibbs自由能只与非体积功有确定关系,而与体积功没有相应关系? 第一个问题:什么是非体积功? 简单地说,非体积功就是除体积功之外体系所做的一切功。非体积功通常指电功。 第二个问题:非体积功与体积功有何异同? 我们知道,体系体积膨胀或压缩都会做体积功(正值或负值)。除了体积功之外,氧化还原反应还可以产生电流、做电功,即通过电子转移(电流)对外部做功。从性质上看,它们没有任何共同之处。 第三个问题:为什么Gibbs自由能只与非体积功有确定关系,而与体积功没有相应关系? 由 G 和 delta G 的定义我们知道,G必然与非体积功有联系(具体关系可以参考我们在课堂上的推导)。但是在G的定义中,H和S都与体系的热量有关,而与体积功没有必然联系。 还要补充一点,Gibbs自由能变化的负数等于体系所做的(最大)非体积功。所以,“随着体系的自由能下降”,体系所做非体积功应当是上升而不是“下降”。