焓

焓，符号为 (H)，是热力学中的一个物理量，定义为热力学系统的内能与其压力和体积乘积之和：(H=U+pV)。焓尤其适用于描述恒压过程以及流动流体的能量输运。虽然历史上曾称为“热含量”，但焓并不是储存在物质内部的热；只有在特定条件下，焓的变化量才等于传入系统的热。(goldbook.iupac.org)

定义与性质

在定义式

[ H=U+pV ]

中，(U) 表示内能，(p) 表示压力，(V) 表示体积。压力与体积的乘积具有能量的量纲。焓是状态函数：其值取决于系统所处的状态，而不取决于到达该状态的路径。因此，

[ \Delta H=H_{\mathrm{final}}-H_{\mathrm{initial}} ]

仅取决于初态和终态。相比之下，热和功（物理学）描述的是特定过程中的能量传递。(goldbook.iupac.org)

焓是广延量：对于条件相同、性质相同的样品，焓与物质的量成正比。焓的国际单位制单位是焦耳。摩尔焓 (H_m=H/n) 以焦耳每摩尔表示，比焓 (h=H/m) 则以焦耳每千克表示。焓的列表值采用约定的参考基准；计算通常需要的是焓差，而非独立测得的绝对值。(openstax.org)

恒压传热

对于封闭系统，若约定外界对系统做功为正，则热力学第一定律给出

[ \Delta U=q+w. ]

如果系统所做的功仅为在恒定外压下膨胀或压缩所产生的功，则 (w=-p_{\mathrm{ext}}\Delta V)。当系统初态和终态的压力都等于该外压时，

[ \Delta H=\Delta U+p_{\mathrm{ext}}\Delta V=q_p, ]

其中 (q_p) 是恒压下传入系统的热量。这里不计系统整体动能和重力势能的变化，或假定这些变化可以忽略不计。(openstax.org)

这一等式有适用条件，并非焓的定义。若存在电功、轴功或其他非体积功，恒压下传入系统的热量就可能不等于 (\Delta H)。在上述条件下，(\Delta H<0) 的过程释放热量，是放热过程；(\Delta H>0) 的过程吸收热量，是吸热过程。这里的正负号以系统为准，因此环境的热量变化方向与之相反。(openstax.org)

温度依赖性与相变

对于组成固定的单相系统，恒压热容为

[ C_p=\left(\frac{\partial H}{\partial T}\right)_p. ]

因此，在恒压下从一个温度加热到另一个温度时，焓变为

[ \Delta H=\int_{T_1}^{T_2}C_p(T),dT. ]

如果 (C_p) 在这一温度区间内变化很小，则可近似写成 (C_p(T_2-T_1))。当这一近似不适用时，积分表达式能够保留热容随温度变化的影响。(ocw.mit.edu)

对于组成固定的理想气体，焓仅取决于温度，因此即使压力发生变化，(dh=c_p(T),dT) 仍然成立。这一特殊结论通常不适用于真实流体。(ocw.mit.edu)

相变也会改变焓。在平衡相变温度和压力下，熔化或汽化可以吸收能量，而温度并不升高。这部分能量与潜热有关；相变方向逆转时，焓变的符号也随之逆转。例如，在相同的两相共存条件下，液态水与水蒸气具有不同的焓。涉及跨越相界的加热计算，必须同时计入随温度变化产生的焓变和相变焓。(ocw.mit.edu)

化学反应焓

在化学中，反应焓表示某一指定化学反应的产物与反应物之间的焓差。盖斯定律指出，总过程的焓变等于实现同一总转化的各步骤焓变之和。将某一步骤逆转，其焓变的符号随之改变；将其化学方程式乘以某一倍数，其焓变也相应乘以同一倍数。(openstax.org)

标准生成焓 (\Delta_fH^\circ) 表示由处于参考态的组成元素生成一摩尔某物质时的焓变。按照约定，这些处于参考态的元素的标准生成焓为零。因此，反应的标准焓变可按下式计算：

[ \Delta_rH^\circ= \sum_{\mathrm{products}}\nu_i\Delta_fH_i^\circ

\sum_{\mathrm{reactants}}\nu_i\Delta_fH_i^\circ, ]

其中 (\nu_i) 为配平后的化学方程式中的正值化学计量系数。由于不同相具有不同的焓，必须注明各物质的物态。(openstax.org)

上标 (\circ) 表示标准态条件，而非某一特定温度。国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）规定的标准压力为 (10^5) 帕斯卡，即 1 巴；较早的资料可能采用 1 标准大气压。列表值通常对应于 298.15 开尔文，但使用时仍必须注意其注明的温度和参考基准约定。(goldbook.iupac.org)

热力学势与流体流动

对于组成固定的简单可压缩系统，焓的基本关系式为

[ dH=T,dS+V,dp, ]

其中 (S) 为熵。焓与吉布斯自由能之间的关系为 (G=H-TS)。在恒温恒压下，(\Delta G=\Delta H-T\Delta S)；因此，仅凭焓无法判断一个过程在热力学上是否自发。在这些约束条件下，对于允许发生的变化，平衡状态对应于吉布斯自由能的最小值。(ocw.mit.edu)

在化学工程和动力系统中，比焓将流动流体的内能与推动流体穿过边界所需的压力功合并在一起。对于只有一个入口和一个出口的稳态流动，

[ q-w_s=(h_2-h_1)+\frac{c_2^2-c_1^2}{2}+g(z_2-z_1), ]

其中各项均按单位质量表示。这里，(w_s) 为流体对外输出的轴功，(c) 为流速，(z) 为高度。这一能量平衡式可用于描述汽轮机、压缩机和喷管等设备，同时将流体的焓与其整体动能和势能明确区分开来。(live.ocw.mit.edu)