Энтальпия. Закон Гесса

При фиксированном давлении р можно ввести вместо внутренней энергии U новую функцию состояния, которая хорошо описывает термодинамическую систему в этом случае. Так как работа по изменению объема V при постоянном давлении определяется выражением

(1.5)

то первый закон термодинамики можно записать в виде

(1.6)

где введена новая функция состояния - энтальпия (Н)

(1.7)

Энтальпию называют теплосодержанием системы; она важна для изучения химических реакций в живой клетке, протекающих при постоянном давлении. Изменение энтальпии определяется законом Гесса: тепловой эффект химической реакции Q не зависит от пути реакции (от исходных продуктов к продуктам реакции), а определяется лишь разностью энтальпий конечных и исходных веществ

Закон Гесса прямое следствие первого закона термодинамики. Отметим важное свойство энтальпии: так как изменение теплосодержания системы (энтальпии) соответствует величине поглощенной или выделенной теплоты, то ее можно точно определить с помощью калориметра.

Попытки проверить опытным путем справедливость первого закона термодинамики для биологических объектов предпринимались уже давно. Так, Лавуазье и Лаплас (1780) измеряли в ледяном калориметре количество теплоты и углекислого газа СО₂, выделяемых организмом морской свинки, а затем сравнивали полученные величины с тепловым эффектом реакции сжигания исходных продуктов питания до СО₂- Эти и последую­щие измерения показали, что потребление 1л О₂ и выделение 1л СО₂ при прямом сжигании или окислении в организме продуктов сопровождается выделением 21,2 кДж теплоты. Совпадение тепловых эффектов в обоих случаях свидетельствует о том, что пути превращения продуктов питания в метаболических процессах и химических реакциях вне живой клетки эквивалентны с точки зрения суммарных тепловых эффектов. Иными словами, для процессов метаболизма также справедлив закон Гесса, как и в физической химии. Это дает возможность рассчитать тепловые эффекты сложных биохимических циклов, если известны лишь их начальные и конечные продукты. Прямые эксперименты на людях показали, что количество энергии, поглощенной за сутки человеческим организмом вместе с продуктами питания, равно выделенной за это же время теплоте, что подтверждает справедливость для всех живых организмов первого закона термодинамики. Следовательно, сам по себе живой организм не является независимым источником какой - либо новой формы энергии.

Дата добавления: 2014-01-07