焓變和內能變化的測量

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介紹

通常，焓變和內能變化的測量是透過實驗方法進行的。這種方法被稱為量熱法，它是化學的重要組成部分。它主要是一種基於測溫程式的技術。在此，量熱計是進行該程式的容器。在這個部分中，容器浸沒在已知的液體體積中。

什麼是焓？

焓是熱能，它在化學反應過程中被吸收。在本部分中，焓用 H 表示，它表示能量的量。焓的變化透過 ΔH 來描述，其中 delta 指的是變化。它的單位是焦耳或千焦耳。

簡單來說，焓就是系統內能的總和。造成這種情況的原因是，在化學反應時會發生內能變化。

公式如下：

$\mathrm{H = U + PV}$

其中，H 是焓，U 是內能的總和，P 是系統的壓力，V 是系統的體積。因此，可以說焓是內能的總和。

什麼是內能？

內能被認為是特定系統勢能和動能的總和。在本部分中，儲存的能量是勢能，由於分子的運動而釋放。它是粒子的動能，內能用 U 表示。內能的變化用符號 ΔU 表示。

關於此問題的因素表明，在恆定壓力下，特定系統的內能和焓相同。這部分的變化可以透過兩種方式發生（Zhang, Shu & He, 2019）。一種是由於熱傳遞，另一種是由於做功。系統可以吸收或釋放熱量，從而發生變化。

用以下方程式表示：

$\mathrm{\Delta U=q +w}$

其中，ΔU 是內能變化，q 是熱傳遞，w 是系統做的功或作用於系統的功。

焓變的測量

焓變的測量透過表達 ΔH 來描述，它是恆壓下的熱流。它是使用恆壓量熱計計算的。該因素顯示了焓 ΔH 的直接值。這裡的商業量熱計也基於類似的原理工作。

它們以不同的方式使用該因素來描述焓變的測量。該問題描述了斷裂一摩爾分子之間的鍵需要一定的能量。原子化焓是將任何物質轉化為氣態原子所需的能量。不同的是，昇華焓是指將一摩爾物質從固態轉化為氣態所需的熱量。

內能變化的測量

圖片：炸彈量熱計向量圖 - 測量內能熱的恆容型

內能變化是指恆容下能量的變化。例如，在本部分中，使用炸彈量熱計來測量內能變化。此過程使用鋼製容器，並將其放入水浴中。這是因為沒有熱量損失到周圍環境。

據觀察，可燃物質主要在氧氣中燃燒。這裡的氧氣供應在炸彈中。可以看到與反應相關的能量變化。它可以在恆定體積下測量，因為它不會完全改變。這裡的體積保持恆定，這就是為什麼功在零系統下完成的原因。

策略

策略顯示不同的因素，例如：

• 它描述了溶液質量、體積和密度的計算。

• 這裡還描述了溶液溫度變化的評估問題。

• 它確定熱流。

• 它使用KOH的摩爾質量。

炸彈量熱計的用途

炸彈量熱計是熱力學的重要組成部分。可以看出，這種型別的量熱計用於確定燃燒反應中的熱釋放量。它對於尋找食物的熱值也很重要。炸彈量熱計對工業非常重要，並且可以看到它主要用於食品加工、代謝研究和爆炸物的測試。

它對於確定給定數量的生物質樣品燃燒釋放的熱量非常重要。它也用於計算該生物質燃料的HHV（高位熱值）。它被認為是測量熱量的儀器。該儀器在計算固體的熱值方面非常有用。

結論

研究表明，內能變化主要是熱傳遞和所做功的總和。這裡最重要的因素是內能和熱流與恆壓下系統的焓有關。在這裡，熱量是透過使用已知的量熱計和液體的熱容來評估的。這主要討論的是被稱為量熱法的實驗技術。

 (常見問題)

Q1. 焓指的是什麼？

A1. 焓是釋放的熱量，在化學反應過程中被吸收。在本部分中，H 是所需的能量，它表示焓的變化。這裡，delta 代表變化，焦耳或千焦耳用作單位。

Q2. 量熱法中的測量是如何進行的？

A2. 在這裡，測量是在兩個條件下進行的，這對於該過程是必不可少的。這些條件是在恆定體積下和在恆定壓力下。這些是量熱法過程中最重要的部分。