Условия стандартного состояния веществ. Первое начало термодинамики

Первое начало термодинамики

 

переход системы из состояния I в состояние II:

- cистема I производит работу (или над нею совершается работа) – W;

- принимает участие в теплообмене с окружающей средой (выделяет или поглощает теплоту) - Q.

По закону сохранения энергии:

Q = DU + W, (1)

Q – количество сообщенной системе теплоты;

D U = U₂ – U₁ – приращение внутренней энергии;

W – суммарная работа, совершенная системой.

Внутренняя энергия Совокупность всех видов энергии частиц в системе (энергия движения и взаимодействия молекул, атомов, ядер и других частиц, внутриядерная и другие виды энергии), кроме кинетической энергии движения системы, как целого, и потенциальной энергии ее положения.

 

 

U - функция состояния системы

Q – не функция состояния системы

Пусть - только рDV- работа, совершаемая системой против сил внешнего давления (работа расширения)

Для бесконечно малых элементарных процессов уравнение принимает вид:

d Q = dU + рdV (2)

 

 

 

 

 

 

а) изохорный процесс – V = const, тогда dV = 0 и работа расширения системы dW = рdV = 0

первый закон термодинамики:

d Q_V = dU и Q_V = U₂ – U₁ = DU

при данных условиях - Q_V - функция состояния, т.е. не зависит от пути процесса

б) изобарный процесс - р = const

Q_p = D U + р D V

Т.к. D U= U₂ – U₁, D V = V₂ – V₁, то Q_p = U₂ – U₁ + рV₂- – рV₁ = (U₂+ рV₂) – (U₁ + рV₁)

Q_p = H₂ – H₁ = D H

Энтальпия – функция состояния (теплосодержание, энергосодержание, включая внутреннюю энергию)

 

Для идеальных газов: p ∆ V = ∆ν RT,

∆ν – разница между числом молей газообразных продуктов и исходных веществ.

связь между Q_p и Q_V:

Термохимия - часть термодинамики, изучающая тепловые эффекты химических процессов.

Термохимические уравнения - химические уравнения реакций, в которых указаны агрегатные состояния веществ и тепловые эффекты

 

Тепловой эффект химической реакции – это изменение энергии системы при протекании реакции, при условии, что система не совершает другой работы, кроме работы расширения.

▼ изохорические условия (V = const)- Q_V = DU

▼ изобарические условия - тепловой эффект равен

Q_p = H₂ – H₁ = D _r H - энтальпия реакции

Если вещества находятся в стандартном состоянии – стандартная энтальпия реакции D _r H ⁰

Условия стандартного состояния веществ

Состояние вещества	Стандартное состояние вещества
Простое твердое вещество	Кристаллическое твердое вещество
Простое жидкое вещество	Чистая жидкость
Газообразное	Парциальное давление 101кПа или относительное давление 1
Растворенное	Концентрация 1 моль/л

стандартное состояние - не зависит от температуры.

В термохимических уравнениях допустимы дробные стехиометрические коэффициенты:

 

 

Если Δ _rН < 0 - экзотермическая реакция (Q >0)

Если Δ _rН >0 - эндотермическая реакция (Q <0)