焓和内能一样只是T的函数,那这样定义的意义在哪儿?焓是一种能量吗?如果是的话,为什么热力学第一定律中考虑的是内能变化而不是焓变?开放系统的热一定律却要考虑焓变也就是多了一个压力能呢?
那在开放系统的热一定律为什么考虑焓变而不是内能变化呢?
追答物理学有一个原理叫规范理论,以对称概念为基础的关于基本力的统一理论的一种处理方法。今天粒子世界的所有成功模型都是依据规范理论。
规范理论的名称,根源于这些模型中的测量起始点可以“重新规范”。例如,如果把一个球放在楼梯的一个梯级上,然后让它落到下一个梯级,球储存的引力能便减少一个确定数量。能量改变仅与两梯级的高度差有关。你可以从楼梯底部开始测量每个梯级的高度,也可以把要测量的高度重新规范成从地球中心或任何其它地方算起的距离,这对计算结果没有任何影响。这叫做规范对称性。
‘焓’与内能都是表示热量。焓的意思是热量的一个基准,内能的大小可以变化。
可是这样说来,焓和内能标准不同,它们的变化也应该是相等的啊?
追答在详细我也说不清了。
为什么热力学第一定律中考虑的是内能变化而不是焓变?
追答其实没有矛盾啊。
焓的定义式为H=U+PV
我之前也说了,气体通常的能量变化都是用焓变来计算
也就是气体系统能量的变化也就是热能的变化 △Q=H1-H2=(U1-U2)+(P1V1-P2V2)
U1-U2=△U,这就是内能的改变
P1V1-P2V2=△W,这就是气体对外界系统因为体积或压强的变化做的功
也就有△Q=△U+△W,这不就是热力学第一定律的形式么?
其实热力学第一定律就是能量守恒的表现,而使用焓变就是因为焓变是总的能量变化,计算方便罢了。
热力学第一定律里面dQ=dW+dU 里面的dW=pdV是做功的表达式 但是焓的定义是H=U+PV 两边微分后得到的是dH=dU+pdV+vdP ,只有在等压过程中dP=0的情况下 dH=dU+pdV=dQ 或者等容情况下dH=dU+vdP≥dU 也就是说应该恒有dH≥dQ 显然两个变化不一样啊。
追答你这里的问题在于对于焓这个物理量,你用d来求微小变量是不对的,因为热量和功这两个量是过程量,他们没有微分,也就是说你不能表达成dQ和dW的形式,而内能是状态量,可以表示成dU。
这是因为,过程量,他与过程有关,他对应的是微小的时间段△t,这个时间段并不能是趋近于无穷小的,因为无穷小的时间段对应的是时间点,只有状态量可以对应时间点也就是dt。
因此,只能表示为△Q=dU+△W
而△W = P1V1-P2V2