
【化】 van't Hoff isochore
model; pattern
entrust; hold in the palm; plead; set off; sth. serving as a support
【化】 Torr
【医】 pad; support
goodman; husband; sister-in-law
【化】 isochore
【医】 isochore
范托夫等容线(van't Hoff Isochore)是物理化学中描述理想气体在恒定体积下,其平衡常数(K)与温度(T)之间关系的方程。该方程由荷兰化学家雅各布斯·亨里克斯·范托夫(Jacobus Henricus van't Hoff)提出,是化学热力学的重要基础之一。
范托夫等容线的数学表达式为: $$ frac{d ln K}{dT} = frac{Delta H^{ominus}}{RT} $$ 其中:
该方程表明:平衡常数的对数随温度的变化率与反应的标准焓变成正比。对于吸热反应((Delta H^{ominus} > 0)),温度升高时 ( K ) 增大;对于放热反应((Delta H^{ominus} < 0)),温度升高时 ( K ) 减小。
通过测定不同温度下的平衡常数,可计算反应的 (Delta H^{ominus}),进而预测反应在特定温度下的平衡位置。例如,在合成氨工业中,需根据该方程优化温度以提升产率。
实验数据拟合 (ln K) 与 (1/T) 的线性关系(由积分形式 (ln K = -frac{Delta H^{ominus}}{R} cdot frac{1}{T} + C) 可得),斜率即为 (-Delta H^{ominus}/R),常用于验证反应焓变的理论值。
范托夫等容线是范特霍夫方程(van't Hoff Equation)在恒定体积条件下的特例。后者的一般形式同时考虑体积与温度变化,而等容线聚焦恒容体系(如密闭反应器),简化了实际工业反应器的设计分析。
Atkins'《Physical Chemistry》第11版详细推导了该方程的统计力学基础,强调其与吉布斯自由能的关系((Delta G^{ominus} = -RT ln K))。
《Journal of Chemical Education》多次刊载实验教学案例,例如通过电解质溶液的电导率测定验证等容线,体现其在化学教育中的核心地位。
术语对照
范托夫等容线(Van't Hoff isochore)是热力学中描述化学反应在恒定体积条件下平衡常数与温度关系的方程,由荷兰化学家雅各布斯·范托夫提出。以下是详细解释:
范托夫等容线通过微分形式的方程,建立了化学反应的平衡常数 ( K ) 与温度 ( T ) 的关系。其数学表达式为: $$ frac{dln K}{dT} = frac{Delta U}{RT} $$ 其中:
该方程表明,在恒定体积下,平衡常数随温度的变化率与反应的内能变化成正比。这一关系常用于预测温度对化学平衡的影响,例如吸热反应((Delta U > 0))的平衡常数会随温度升高而增大。
范托夫更广为人知的是等压方程((frac{dln K}{dT} = frac{Delta H}{RT})),而等容线适用于封闭系统的恒定体积条件,内能变化((Delta U))替代了焓变((Delta H))。
如需进一步了解等容过程的物理图像(如压强与温度的线性关系),可参考的图示说明。
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