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焓變ΔH=U+pV不應該是個標量嗎?在熱化學中正負號應該僅表示能量流動的方向而與大小無關才對吧,高中化學題目中有一類卻要求學生比較吸熱反應與放熱反應的焓變大小(放熱的小於吸熱的,因為有負號),這是否存在知識上的錯誤。
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  • 1 # 傅渥成

    標量只是意味著沒有「指向」,但也是可以有正負的,例如溫度的變化可以為正或者為負,但我們不能說溫度沿著 x 軸正方向增加,在這個問題上其實是沒有什麼爭議的。承認了標量可以取正負號,可能你還是會有疑惑,假如體系A溫度升高了10度,體系B穩定降低了20度,難道我們要說體系A的溫度變化大於體系B嗎?的確,當我們談「溫度的變化」時,我們沒有天然地引入某種方向,所以升高溫度和降低溫度都可以看成是「溫度的變化」,這樣的表達有其不準確之處,通常我們也會避免這樣的比較。

    但對於「焓變」的例子,其實這裡面又蘊含著另一個問題,即物理量在定義時,本身所蘊含的方向性。舉個例子你就明白了,甲獲得了一筆10萬元的收入;乙欠債100萬,現在要你比較甲乙兩人的「資產增長」情況,你會覺得是誰的資產增長更多?你可能意識到,這裡提到了「增長」而不是「變化」,意味著這個量的定義中就蘊含了某種方向性,毫無疑問,當然是甲的「資產增長」更多。

    在熱化學中,「焓變」這個定義同樣預設帶有某種方向性,因為只有小於零的「焓變」才是標誌化學反應方向的一個指標,只有它才是制約化學反應能否發生的重要因素之一,所以,在實際的討論中,我們所討論的「焓變」這一概念的重點不在於焓的「變化」本身,更重要的是其背後的正負號——這就類似於我們前面例子裡面提到的「增長的資產」,只有「增長的資產」才意味著投資和消費繼續進行成為可能,這個方向性是非常關鍵的,不能弄錯的。類似的,焓變的方向性同樣非常重要,因此成為了考試的重點,才會出現你所說的「放熱的小於吸熱的」的情況。

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