Термохимия. Закон Гесса

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРВОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ К ПРОЦЕССАМ В ЛЮБЫХ СИСТЕМАХ

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Он является по существу законом сохранения энергии, представленным в форме, удобной для термодинамического анализа.

Закон сохранения энергии - энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно, она может лишь в различных формах переходить от одних тел к другим, но общее ее количество в изолированной системе не изменится ни при каких условиях.

В термодинамике изменение внутренней энергии системы выражается через количество теплоты и работ, которыми система обменивается с окружающей средой.

С учетом правила знаков первый закон термодинамики математически выражается

DU = Q - W = Q - PdV – W_п

Для бесконечно малого изменения

dU =δQ - δW =δQ - PdV - δW_n

Формулировки первого закона

1.Изменение внутренней энергии термодинамической системы равно разности между количеством теплоты, подведенной к системе и количеством работы, совершенной системой.

2.Вечный двигатель первого рода невозможен или нельзя совершать работу без затраты энергии.

3.Внутренняя энергия изолированной системы постоянна

(dU = 0, U = const)

1.Изохорный процесс V = const

dV = 0

dQ = dU + PdV

dQ_v = dU

Q_v = DU

2.Изобарный процесс P = const

dQ_p = dU + PdV = dU + d(PV) = d(U + PV) = dH

δQ_p = dH

Q_p = DH

H = U + PV - энтальпия

3.Изотермический процесс T = const

U = f(T)

U = const

dU = 0

dW = PdV

Q = W

PV = RT

P =

Q = W = PdV = RT = RTln = RTln

4.Адиабатный процесс

Q = 0

DW = -dU

W = -DU = U₁ – U₂

т.е. работа в адиабатической системе совершается за счет убыли внутренней энергии.

Tермохимия - раздел химии, занимающийся изучением теплот химических реакций, фазовых превращений и др. процессов. Эти данные широко используются при расчетах тепловых балансов процессов и для расчета химического равновесия.

Тепловой эффект химической реакции - теплота, сопровождающая реакцию, при условиях одинаковой температуры исходных веществ и продуктов реакции. Различают Q_р = DH и Q_v = DU

Q_p = Q_v + DnRT

Реакции с выделением теплоты называют экзотермическими

DН < 0 Q_р>0

Реакции с поглощением теплоты называют эндотермическими

DH > 0 Q_p<0

При написании термохимических уравнений реакции указывают агрегатное состояние реагентов и тепловой эффект реакции. За стандартное состояние

принимают состояние абсолютно чистого вещества находящегося при 298°С и при давлении 0,1013 МПа (1атм).

Закон Гесса (1836г.) - если из данных исходных веществ можно получить заданные конечные вещества различными путями, то суммарная теплота на одном каком-нибудь пути равна суммарной теплоте процесса на любом другом пути, т. е. тепловой эффект химической реакции зависит только от начального и конечного состояний системы, но не зависит от пути перехода.

Большое практическое значение имеют расчеты тепловых эффектов химических реакций по теплотам образования и сгорания, которые можно найти в справочнике.

Теплота образования вещества - это тепловой эффект образования данного вещества из простых веществ, находящихся в наиболее термодинамически устойчивом состоянии. Обозначается DH_f,298⁰

Ca(т) + С(т) + 3/2 О₂ = СаСО₃(т) +DН⁰_f.298

Первое следствие из закона Гесса - тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования продуктов реакции и теплот образования исходных веществ.

n₁A₁ + n₂A₂ = n₃A₃ + n₄A₄ + DH_x

DH_x = n₃DH_fA3 +n₄DH_fA4 - n₁DH_fA1 - n₂DH_fA2

Теплота сгорания вещества - количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании одного моля вещества до высших окислов при данных условиях.

С₆Н₆ + 15/2O₂ = 6CO₂ + 3Н₂О + DН_С

Второе следствие из закона Гесса - тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания исходных веществ и теплот сгорания

продуктов реакции

DH_x = n₁DHc_А1 + n₂DHc_А2 - n₃DHc_А3 -n₄DHc_А4

Дата добавления: 2014-01-07