焓（熱含量）Enthalpy

化學原理啟迪213

1.      一個系統內部的所有能量就是焓，焓enthalpy的定義是

H＝E+PV

注：E代表系統的內能；P代表系統的壓力；V代表系統的體積。

2.      因為內能、壓力和體積都是狀態函數（靜止狀態下的性質），所以焓／熱含量也是狀態函數。什麼是熱含量？為了回答這個問題，我們假設有一個反應是在外在環境的壓力固定不變，做功的方法就是改變容器體積 pressure-volume work（w＝－PΔV）。

3.      在這樣的條件下方程式

ΔE＝q_p+w

變成

ΔE＝q_p－PΔV

或

q_p＝ΔE+ PΔV

q_p是恆壓下的熱能

4.      接著，我們要研究q_p與焓變化ΔH的關係。焓的定義是H＝E+PV。因此

（H的改變）＝（E的改變）+（PV的改變）

或   ΔH＝ΔE+Δ（PV）

5.      因為P是恆定的，PV的改變主要是體積的改變

Δ（PV）＝PΔV

並且ΔH＝ΔE+ PΔV

6.      這個方程式等於熱能q_p的方程式

ΔH＝q_p

7.      在恆定不變的壓力下（只能做利用體積與壓力改變作功），系統的焓變化（ΔH）等於系統與周遭流動的能量，能量會以熱能的形式流動。在恆定壓力下進行的反應，系統的焓變化的衡量標準是熱能的流動。

8.      因此「反應的熱能heat of reaction」和「焓變化change in enthalpy」可交替使用說明恆壓下特定反應的情形。

9.      一個化學反應的焓變化是

ΔH＝H_products－H_reactants

10.  如果這個反應的產物的熱含量，大於反應物的熱含量，ΔH是正數。這時周遭的熱能被系統的吸收，反應是吸熱endothermic。另一方面，如果產物的熱含量小於反應物的熱含量，ΔH是負數。整個反應造成熱含量（焓）減少，反應是散熱exothermic。

n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl《Chemical Principles》

徐弘毅：

1.      焓/熱含量，是指一個系統能夠轉換成熱能的總能量。

2.      一個國家或民族有沒有生命力？能不能永續發展？要看這個國家文化有沒有不斷地吸收新知識的力量。

3.      吸收新知識，不等於讀書，而是必須要能力把知識裡頭的真理化為個人的生活習慣、靈活運用。

4.      高學歷，也不等於有智能；馬英九到美國哈佛留學，有沒有學到哈佛大學創辦人的品德？完全沒有，馬英九的品德也遠不如陳樹菊，因此四書背了也是白背；把「多元學習」當成生活習慣的人，就有長久的發展潛能。

5.      所有的國家都一樣，教育投資愈多，文化水準就愈高；教育愈自由、愈多元，文化水準就愈高；社會愈開放、愈尊重人權、新聞愈自由，文化水準就愈高。文化水準高低就影響一個國家或民族永續發展的潛能有多大。

6.      雖然台北市的教育資源比地方縣市多非常多倍，但是因為採用「一綱一本」的教材，加上學生必須參加會考來死背書，因此台北市的老師與學生絕對比地方縣市的智障，這是鐵律。

7.      系統裡面有哪些能量？(1).內能E，這是系統內每個粒子的能量相加出來的總能量。(2).粒子做功的能量：粒子碰撞容器壁的壓力P 乘上 容器體積V，就可以得到。

焓＝內能+壓力×體積 H＝E+PV

8.      一個國家的文化到底夠不夠強？要看每個國民平均知識水準有多高？有沒有養成「終身多元學習」的生活習慣？同時社會必須保障新聞自由，讓社會上所有的聲音都能自由地發言、相互辯論，然後人權可以獲得保障、互相尊重，國家就按照「學術與民意」的共識來發展。

9.      假設有一個反應放在有活塞的容器裡進行，這時外在環境的壓力是固定不變的，容器內的氣體系統，可以透過推動活塞讓體積變大變小來作功。

10.  如果我們對這個容器加熱，熱能流入容器裡面，使氣體體積變大，就會增加系統的功；相反地如果我們使容器降溫，容器內的熱能流失，這時氣體體積會變小，減少系統的功。

11.  我們發現，在壓力固定不變的情況下，活塞容器內的氣體系統，它會把輸入或輸出的熱能，完全反應在氣體粒子的內能上與它所做的功上，也就是輸入或流失的熱能，會完全轉換成氣體的內能跟功：q_p＝ΔE+ PΔV。

12.  一個國家要自由開放，重點不是經濟貿易，是學術（熱能）。暴發戶賺再多的錢，都不會轉換成文化力量，他的子女只會學會寄生、敗家。學術水準提升才是一個國家能量的提升，所以不管貿易多麼自由，只要學術水準沒有提升，就是「鎖國」；大學教授不管多麼會交際應酬，只要國際學術論文寫不出來，就是腦袋「鎖國」，就該被淘汰。

13.  一個人不管賺再多的錢，只要沒有不斷地多元學習各種知識，他的腦袋就逐漸地僵化、行屍走肉、靈魂出竅，物慾橫流，就沒有永續發展的可能。一個國家的建設，重點如果沒有擺在提升整體國民的知識水準，所有的政策都是錯誤的、歪曲的。

14.  在未來時代國家富強不是靠天然資源，也不是靠人力密集，更不是靠資本密集，而是靠「智慧密集」，哪一個國家平均國民的知識水準高，他們的生活品質就高，國家就富強。北歐國家是最好的例子。

15.  台灣的各項國際競爭力為什麼輸給新加坡？原因很簡單，台灣的總統、政務官、公務人員、百姓的「知識熱含量」輸給新加坡。事實上，台灣絕大多數的軍公教人員知識水準遠低於一般的社會大眾。馬總統如果卸任之後，絕對不可能在蘋果電腦找到一份工作，因為他的知識水準太差。

16.  不論是活塞內的氣體，或是溶液裡進行的反應，或是固體之間的反應……，只要他們在固定壓力下進行，反應過程中流失或吸收的熱能，就等於系統得到或失去多少的熱含量：ΔH＝q_p。

17.  只要有學習，就有意義、有價值。一個大學畢業生，從事汽車修理的工作，會不會很浪費？不會，他不但可以從汽車修理學習很多技能，同時也會把自己在大學所學的知識帶入汽車業中，創新產業、提升產業的品質；

18.  此外他比一般高職生多受四年教育，他的理性程度一定比較高，家庭環境就會比較好，整個社會的理性程度也會比較高，犯罪率降低，並有助於民主、法治社會的建立。

19.  一個化學反應到底是流失熱能，還是吸收熱能？這要比較反應前後的狀況。如果這個反應的產物的熱含量，大於反應物的熱含量，代表反應過程系統吸收周遭的熱能，這是吸熱；如果產物的熱含量，小於反應物的熱含量，整個反應造成系統的熱含量減少，這是散熱。

20.  只要比較一下世界每個國家的教育投資有多少，言論自由的程度有多高，就可以精準地預測這個國家未來發展的潛力有多大。