Question

化学热力学的困惑

关于化学热力学第一定律，有一个方程：热力学内能的变化量等于热效应加上焓变量（等温等压）.1。那么假设有一个密闭容器，里面发生一个放热且气体分子数增大的反应（容器上部可自由移动，以是反应在等温等压下进行，容器刚性。）。由方程..1 可知，该系统热力学内能变化等于热效应加上焓变量，既热力学内能转换为热以及焓变量；但是由于容器上部上升了，而容器内气体又是均匀分布，那就意味着系统质心上升了，重力势能增加了，那么增加的重力势能从何而来呢？

Answer 1

首先，这个热力学第一定律的表述有问题。内能的变化量等于热效应与做功的总合。
du=dq+dw
而焓变就是等压情况下的热量变化
H=dq(p)
系统的质心上升可以看作是系统克服引力做功的结果，包含在dw项中。因为是系统克服外力做功，所以dw为负值，也就是意味着系统牺牲一小部分内能，转换为重力势能。
其实这一部分的功真的很小，一般不考虑。

Answer 2

将整个系统抽象成质点的话，由于重心上升，质点必然上升。
例如山上的重力势能高于地面，质点的上升必然导致重力势能的升高。

Answer 3

热力学第一定律的前提，系统没有质心运动