Внутрішня енергія і ентальпія системи

Внутрішня енергія системи - це її повна енергія, яка складається з кінетичної і потенціальної енергії молекул, атомів, атомних ядер і електронів.

Абсолютне значення внутрішньої енергії визначити неможливо, можна визначити тільки її зміну при переході системи з одного стану в інший:

∆U не залежить від шляху переходу, а залежить тільки від початкового і кінцевого стану системи, які визначаються тиском, об’ємом і температурою.

Якщо газ знаходиться в циліндрі з поршнем, то при підведенні теплоти газ нагрівається (збільшується його внутрішня енергія від U₁ до U₂) і розширюється (відбувається робота А при переході системи з початкового в кінцевий стан).

Q = ∆U + A - це математичний вираз першого закону термодинаміки, який в цьому випадку має таке формулювання: підведена до системи теплота Q використовується на збільшення внутрішньої енергії системи U і на виконання зовнішньої роботи А.

Перший закон термодинаміки – це закон збереження енергії. Але термодинаміка розглядає переважно дві форми, у вигляді яких відбувається перетворення енергії – теплоту і роботу. Саме тому перший закон термодинаміки і встановлює співвідношення між тепловою енергією (Q) і роботою (А) при зміні загальної енергії системи.

Тоді Q = ∆U+A = (U₂-U₁)+A. При сталому тиску робота розши-рення газу А дорівнює P(V₂-V₁). Підставимо значення А в попереднє рівняння і одержимо:

Суму U+PV називають ентальпією і позначають Н: H=U+PV.

Ентальпія – це енерговміст системи, що включає внутрішню енергію і роботу.

Більшість хімічних процесів відбувається при сталому тиску. Це ізобарні процеси. Якщо сталий об’єм, то це ізохорні процеси. Тепловий ефект при ізобарному процесі Q_P дорівнює зміні ентальпії ∆H: Q_P = H₂ – H₁ = ∆H.

Для ізобарного процесу: ∆H = ∑Н_ПРОД-∑Н_ВИХ.Р.

Для ізохорного процесу тепловий ефект дорівнює зміні внутрішньої енергії:

Дата добавления: 2015-05-24