Зависимость тепловых эффектов реакций от температуры. Уравнение Кирхгофа

Для количественной оценки теплоты, которую получает тело при нагревании, используется понятие теплоемкости.

Пусть имеет место необратимая химическая реакция А→В если она протекает при

1) V=const Q v=ΔU (изохорный процесс)

(2.5)

2) p= const Q p=ΔН (изобарный процесс)

Беря производные по температуре, можно записать

(2.6)

(2.7)

где C_v мольная изохорная теплоемкость;

C_p мольная изобарная теплоемкость (кал/моль∙К, Дж/моль∙К).

Мольная теплоемкость – это количество теплоты, необходимое для нагревания одного моля вещества на один градус.

Итак, изменение теплового эффекта с температурой равно разности теплоемкостей веществ участников реакции. Эти соотношения представляют уравнение Кирхгофа в дифференциальной форме. Для практических целей последнее уравнение интегрируют

(2.8)

Для расчета надо знать и иметь данные по теплоемкости всех участников реакции в интервале температур от Т₁ до Т₂. Значения ΔC_p для определенного интервала температур табулированы.

(2.9)

Характер изменения ΔH с температурой зависит от того, как изменяется ΔC_p. Грубое приближение решения уравнения Кирхгофа имеет место когда ΔC_p=0, в этом случае тепловой эффект реакций от температуры не зависит.

Если ΔC_p=const,то

(2.7)

ΔC_p ≈ ΔC_{p, 298} для газов в сравнительно узком интервале температур, для твердых и жидких веществ в достаточно широком температурном интервале.

Для точного решения уравнения Кирхгофа учитывается зависимость C_p=ƒ(Т). Во всех случаях интегрирования в пределах от Т₁ до Т₂ обычно полагают, что Т₁=298º К (25ºС), =

Уравнение Кирхгофа применимо также к агрегатным и полиморфным химическим превращениям.

Дата добавления: 2014-01-07