影响热效应的因素

Question

影响热效应的因素有哪些？

Answer 1

[编辑本段]热效应概述
　　指物质系统在物理的或化学的等温过程中只做膨胀功的时所吸收或放出的热量。根据反应性质的不同，分为燃烧热、生成热、中和热、溶解热等。
　　在等温度过程中，体系吸的热。因过程不同，有反应热（如生成热、燃烧热、分解热与中和热）、相变热（如蒸发热、升华热、熔化热）、溶解热（积分溶解热、微分溶解热）、稀释热等。等容过程的热效应，称等容热效应[isochoric heat（ing） effect]；等压过程的称等压热效应[isobaric heat（ing） effect]。化学反应、相变过程等一般是在等压条件下进行的，故手册中列出的有关数据，一般是等压热效应。由于这些过程一般不伴随其他功（只有体积功），等压热效应就等于体系焓的增量，用符号△H表示。若为负值，表明过程放热。这类数据广泛应用与科学研究、工业设计与生产。
[编辑本段]化学反应热效应
　　化学反应时所放出或吸收的热叫做反应的热效应，简称热效应或反应热。研究化学反应中热与其他能量变化的定量关系的学科叫做热化学。
　　任何物质总是和它周围的其他物质相联系着的，为了科学研究的需要，尤其在考虑诸如热化学这方面的内容时，必须规定待研究物质的范围，也就是要把被研究的对象和周围的物质隔离开来。这种被研究的对象叫做系统，系统以外的周围物质叫做环境。
　　系统可以通过一个边界（范围）与它的环境区分开来；这个边界可以是具体的，也可以是假想的。例如，在一只容器里研究硫酸与氢氧化钠在水溶液中的反应，通常就把含有硫酸和氢氧化钠的水溶液作为系统，而溶液以外的周围物质如容器、溶液上方的空气等作为环境。显然，这系统与环境是通过溶液的界面这个具体的边界区分开来的，如果用锌来代替氢氧化钠，锌将会与稀硫酸反应产生氢气，逸出液面而扩散到空气中。若该容器是完全密闭的，则可以将密闭在容器中的空气以及产生的氢气包括在系统内，该系统还是可以有具体的边界与环境区分开。若该容器不是密闭的，则系统与环境的边界只能是假想的。
　　硫酸与氢氧化钠在水溶液中发生中和反应，会放出热，使水溶液的温度升高。如果该容器是完全密闭且绝热的，又假设在容器中只有此水溶液而无空气，则一定量的硫酸和氢氧化钠将会由于反应而放出一定的热量，将被溶液所吸收而使溶液的温度升高至某一定值，即反应所放出的热量等于溶液所吸收的热量。可用下式表示：
　　Q=-cs·ms·（T2 －T1）
　　=-cs·ms·△T=-Cs·△T（1.1）
　　式中，q表示一定量反应物在给定条件下的反应热效应；cs表示溶液的比热容；ms表示溶液的质量；Cs表示溶液的热容，Cs=cs·ms；△T表示溶液终态温度T2与始态温度T1之差。对于反应热q，负号表示放热，正号表示吸热。
　　比热容c的定义是热容C除以质量，即c=C/m，国际单位制（简称SI）基本单位为J· Kg-1·K-1，常用单位为J·g-1·K-1。热容C的定义是系统吸收的微小热量δq除以温度升高dT，即C=δq/dT，热容的SI基本单位为J·K-1。
　　上述反应热的测量较简单，因为反应在水溶液中进行，反应本身不涉及气体，而且放出的热量不怎么大，可以全部被溶液所吸收。对于涉及气体的反应，或者对于反应热很大，会使系统达到高温的反应，例如燃料的燃烧，情况就较复杂。这不仅需要特制的能够耐高压的密闭容器，而且还要另有能够吸收热量的介质，如水等。常用的有弹式热量计，其主要仪器系一厚壁钢制可密闭的容器叫做钢弹。
　　测量反应热时，将已知质量的反应物（固态或液态，若需通入氧气使其氧化或燃烧，氧气按仪器说明书充到一定的压力）全部装入该钢弹内，密封后将钢弹安放在一金属（钢质）容器中，然后往此金属容器内加入足够的已知质量的水，将钢弹淹没在金属容器的水中，并应与环境绝热（图1.1中在金属容器与环境之间有一绝热外套）。精确测定系统的起始温度T1后，用电火花引发反应，反应放出的热，能使系统（包括钢弹及内部物质、水和金属容器等）的温度升高。温度计所示最高读数即为系统的终态温度T2。
　　弹式热量计所吸收的热可分为两个部分：一部分是加入的水所吸收的，另一部分是钢弹及内部物质和金属容器等（简称钢弹组件）所吸收的。前一部分的热，以 q（H2O）表示，仍可按式（1.1）计算，只是溶液换成了水，且由于是吸热，用正号表示，即
　　q（H2O）=c（H2O）·m（H2O）· △T=C（H2O）·△T
　　后一部分的热以qb表示，钢弹及内部物质和金属容器等的热容的总和简称钢弹组件的总热容，以符号Cb表示，则
　　qb＝Cb·△T