Вопрос
Внутренняя энергия. Энтальпия. Теплота и работа – две формы передачи энергии
Термодинамическая функция энтальпия.
Рассмотрим изобарический процесс (P=const). Система переходит из
состояния 1 в состояние 2 с тепловым эффектом QP Для него:
Q = QP; ∆ U = U2 – U1; W=P(V2 – V1)
Отсюда:
QP = U2 – U1+ P(V2 – V1)=(U2 + PV2) – (U1 + PV1)
Выражения в скобках являются выражениями новой функции
Состояния. Такая функция состояния называется энтальпией и обозначается
H:
H=U+PV
Из проведенного анализа ясно, что:
QP =∆ H
Т.е. энтальпия – это функция состояния термодинамической системы,
Определяющая тепловой эффект изобарического процесса.
Энтальпия – экстенсивная и аддитивная функция состояния.
Тепловой эффект реакции.
Тепловым эффектом химической реакции называется количество
Теплоты, выделяющейся в экзотермических процессах или
Поглощающееся в эндотермических процессах при осуществлении
реакции при постоянном давлении или постоянном объёме и равенстве
Температур начального и конечного состояний системы.
Изучением тепловых эффектов реакций занимается термохимия.
Наиболее распространенным является метод работы и расчётов при
Постоянном давлении.
В термохимии, в отличие от химической термодинамики, процессы
Рассматриваются с точки зрения окружающей среды, а потому знаки
Лебедев Ю.А. Лекция 8
тепловых эффектов обратные – «+» для экзотермических и «-» для
эндотермических процессов. Иными словами:
Qх.р. = - ∆ Hх.р. (или Qr = -∆ Hr)
Индекс r- от reaction, реакция
При записи стехиометрических уравнений в термохимии обязательно
Указывается агрегатное состояние реагентов и продуктов реакции, а также
тепловой эффект:
2H2Oж + 2Naтв = 2NaOHр-р + H2 г + Qх.р.а (- ∆ Hх.р.а.)
В термохимии введено важное понятие о теплоте образования
Химического соединения.
Теплота образования химического соединения – это удельный
Тепловой эффект реакции образования химического соединения из
Чистых простых веществ, находящихся в равновесном состоянии при
Стандартных условиях.
Удельный – значит приходящийся на 1 моль вещества.
Стандартные условия – это давление 1,013*105Па (1 атм) и
Фиксированная температура (обычно - 298К).
Из определения следует, что теплота образования чистых простых
Веществ равна нулю.
Например, для реакции Cграфит + O2 г. = CO2 + Qх.р, проведенной в
стандартных условиях, Qх.р = Qобр. CO2.
В результате большого объёма экспериментальных исследований
Составлены таблицы теплот образования для огромного количества
Веществ. Они представлены в виде стандартных энтальпий образования,
имеющих вид:
∆ fH
A
где индекс f означает formation – образование, индекс 0
– стандартное
состояние, 298 – температуру, A –указывает на вещество (скажем, А).
Последний индекс часто опускают, вынося указание на формулу вещества
В шапку таблицы.
Величина ∆ fH
298 имеет размерность кДж/моль и относится к
Образованию одного моля данного вещества А.
Вопрос
Первое начало термодинамики: формулировки, применение к биосистемам.
Первый закон (Начало) термодинамики.
Сформулируем два понятия, характеризующие механизм передачи
Энергии от системы к окружающей среде и в обратном направлении.
Лебедев Ю.А. Лекция 8
Теплота (тепло) Q – энергия, передающаяся за счет хаотического
Движения элементов системы и окружающей среды.
Работа W – энергия, передающаяся за счет упорядоченного движения
Большого числа элементов системы или окружающей среды.
Ни теплота, ни работа с точки зрения Первого Начала термодинамики,
Не являются функциями состояния системы. Они зависят не только от
Параметров системы, но и от пути проведения процесса. Но их сочетание
может дать такую функцию – внутреннюю энергию U.
Дадим термодинамическое определение внутренней энергии системы U.
Внутренняя энергия системы U – это суммарная энергия всех составных
Частей системы и их взаимодействий.
Она НЕ ВКЛЮЧАЕТ кинетической и потенциальной энергии системы
как целого. Что же она ВКЛЮЧАЕТ? Это кинетическая энергия
