Chapter I Fundamentals of Metallurgical Thermodynamics
冶金物理化学 第一章 冶金热力学基础
1.1 冶金反应的焓变计算
冶金过程涉及大量的化学反应、成液反应、相变反 应及其他的物理变化，研究这些过程热效应的知识称
为“冶金热化学”。
衡量冶金过程反应热效应的热力学函数是内能和焓。 反应热效应：heat effect of reaction 热力学函数：thermodynamic function 内能：internal energy OR thermodynamic energy
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1.1.2 焓变的主要计算方法
1.1.2.1 纯物质的焓变 对与成分一定的均相系，由恒压热容 C p 的定义：
H Cp T p
TM TB
TB
T
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1.1.2焓变的主要计算方法
式中：
TM ——物质的熔点，K；
TB ——物质的沸点，K；
C p (s) ——物质固态时的摩尔热容， J K -1 mol-1 ；
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1.1.1 焓与焓变
化学反应都是在一定条件下进行的， 其中以恒容与恒压最为 普遍和重要。
在密闭容器内进行的化学反应就是恒容过程。 因为体系的体 积不变， 而且只做体积功 （即通过改变物体体积来对物体所做 的功） ，所以 W 0 ，代入热力学第一定律表达式得：
Q U终 U初 U U产物 U反应物
H C p dT H Tr C 'p dT
T1 TTr TTr T2
（1-1-8）
例如，在不考虑固态晶型转化条件下，将1mol 固态物质，从 298.15K加热到使其变为气态的温度T，需要吸收的物理热为：
H m
TM
T298.15
C p(s)dT fusH m C p(l) dT gasH m C p(g)dT （1-1-9）
式中： p——压强（压力） ，Pa； V——体积，m3。
H U pV
（1-1-4）
H 焓变
这样，（1-1-3）式可改写为：
Qp H2 - H1 H H产物 - H反应物
（1-1-5）
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C p (l) ——物质液态时的摩尔热容， J K -1 mol-1 ； fus H m ——物质的摩尔熔化焓， J mol -1 ；
一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过 程，那么物体内能的增量等于外界对物体所做的功 W 加上物 体从外界吸收的热量 Q ，这就是热力学第一定律，即：
U Q W
（1-1-1）
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第一章 冶金热力学基础
1.1 冶金反应的焓变计算
1.1.1 焓与焓变 1.1.2 焓变的主要计算方法（最基本的方法） 1.1.3 热化学在冶金中的应用（简介）
（1-1-6）
在恒压条件下，物质的温度由 T1 上升到 T2 ，吸收的热量为：
H C p dT
T1
T2
（1-1-7）
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1.1.2焓变的主要计算方法 若有相变发生，还需要考虑相变焓(热)：
因为 U p V 是状态函数的组合， 所以可以将其定义为一个新 的状态函数—焓，用符号 H 表示。
（1-1-4）
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1.1.1 焓与焓变 即焓（Enthalpy）的定义：
冶金物理化学 第一章 冶金热力学基础
1.1.1 焓与焓变
焓和内能一样是体系的状态函数， 在一定状态下每一物质都 有特定的焓。焓具有加和性，具有广度性质。简单来讲，焓是 在压力一定的条件下，衡量一个体系能量多少的热力学函数。 体系内能的绝对值尚无法测得，所以也不能确定物质焓的 绝对值。 但能测定并有实际意义的是状态改变时体系焓的变化 值 H （称为焓变） 。当体系发生状态变化时，焓的变化值。 对一个化学反应，反应前后焓的变化值，即焓变。
（1能的变化，当确定了过 程恒容和只做体积功的条件，反应的热效应仅取决于体系的初 末状态内能差，对于化学反应就仅取决于反应的产物和反应物 的内能差。
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1.1.1 焓与焓变
而更多的冶金反应是在恒压条件下进行的。 所谓恒压过程是 指反应体系的压强 p 等于环境压强 p环 ，并保持恒定不变的过 程。由热力学第一定律，可以得出恒压反应过程的热效应：
Qp (U 2 p2V2 ) - (U1 p1V1)
（1-1-3）
焓：enthalpy
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1.1.1 焓与焓变
体系中所有分子做热运动的动能和分子势能以及分子、原 子内部所具有的能量的总和叫做体系的内能“ U ” 。体系内能 的绝对值尚无法确定，但更重要的是在一个过程或反应中， 内能的变化值。