Общие понятия химической термодинамики. Первый закон термодинамики. Энтальпия и закон Гесса. Расчет тепловых эффектов химической реакции

Химическая термодинамика устанавливает взаимосвязь между различными видами энергии, изучает возможность, направление и пределы протекания химических и фазовых превращений в зависимости от конкретных внешних условий. Термодинамика изучает только самопроизвольные процессы, которые раз начавшись в дальнейшем протекают без воздействия внешних сил.

Под термодинамической системой понимают любое тело или группу тел, находящихся во взаимодействии друг с другом, и выделяемые из окружающей среды мнимой или физически наблюдаемой границей. Классическим примером термодинамической системы является газ в закрытом цилиндре. Физические величины, которые характеризуют состояние системы (температура T, давление P, объём V) называются термодинамическими параметрами состояния. Изменение любого из этих параметров носит название термодинамического процесса. Существует несколько типов процессов:

1. V = const, изохорный процесс.

2. P = const, изобарный процесс.

3. T = const, изотермический процесс.

Взаимодействие системы и окружающей среды рассматривается только с точки зрения обмена веществом или энергией. По этому признаку системы подразделяются:

на изолированные – нет обмена с окружающей средой ни веществом, ни энергией;

на открытые – обмениваются со средой и веществом и энергией;

на закрытые – обмен со средой происходит только в форме энергии.

Каждое вещество обладает определённым запасом энергии. Эта энергия слагается из энергии межмолекулярного взаимодействия, из кинетической энергии движения его молекул (поступательной и вращательной), энергии связи атомов в молекулах, энергии движения электронов и ядер атомов и т.д. Эти виды энергии составляют внутреннюю энергию системы U. Ясно, что рассчитать её величину не представляется возможным. Однако экспериментальным путём удаётся определить её изменение (∆U) при переходе системы из одного состояния в другое.

Q=∆U±A

Это есть аналитическое выражение первого закона термодинамики.

В основе термохимических расчётов лежит закон, сформулированный петербургским профессором Г.И. Гессом в 1840 году: тепловой эффект реакции не зависит от пути, по которому оно совершается, а определяется только начальным и конечным состояниями системы.

Стандартная энтальпия образования ∆H⁰_обр - тепловой эффект реакции образования одного моля вещества из простых веществ, устойчивых в стандартных условиях. Энтальпия образования простых веществ принята равной нулю.

Наиболее важное из 5 следствие из закона Гесса: Тепловой эффект реакции равен сумме теплот образования продуктов реакции за вычетом суммы теплот образования исходных веществ с учётом их стехиометрических коэффициентов.

Дата добавления: 2015-04-24