первое начало термодинамики, энтальпия
изменение внутренней энергии открытой-закрытой системы D U
при ее переходе из одного состояния в другое
равно разности количества теплоты Q, полученной системой, и
работы A, совершенной системой против внешних сил
D U = Q - A первое начало термодинамики – вариант общего закона сохранения энергии *М.В.Ломоносов
количество теплоты Q, полученной открытой-закрытой системой при нагревании,
расходуется на увеличение внутренней энергии системы D U и
на совершение работы A против внешних сил
Q = D U + A
внутренняя энергия изолированной системы не меняется,
поэтому изолированная система не может совершить работу против внешних сил
«двигатель-закрытая система» без потребления внешней энергии невозможен
Экзотерм.Эндотерм.Изохорные.Изобарные.Изотерм процессы.11)Тепловой эффект изохорных и изобарных процессов.
при изохорном процессе работа расширения нулевая A = р × D V= 0
особенность изохорного процесса – количество теплоты, отданной-полученной системой, равно изменению вн.энергии
изменение внутренней энергии D U - функция состояния изохорного процесса
Q изохор = D U
при изобарном процессе система совершает работу расширения A = р × D V,
поэтому Q = D U + A = U 2- U 1+ р × D V = U 2- U 1+ р × V 2- р × V 1 = (U 2+ р × V 2)- (U 1+ р × V 1) = Н 2- Н 1 = D Н
выражение Н = U + р × V есть энтальпия
энтальпия – мера теплосодержания системы, мера внутренней энергии системы
изменение энтальпии D Н = D U + р × D V - функция термодинамического состояния изобарного процесса -
количество теплоты, отданной-полученной системой, равно изменению энтальпии
Q изобар = D Н
при экзотермических процессах, идущих с выделением теплоты, энтальпия системы уменьшается D Н< 0
при эндотермических процессах, идущих с поглощением теплоты, энтальпия системы увеличивается D Н> 0
для эндотермических процессов нужен внешний источник энергии
измеряя количество отданной-полученной теплоты путем калориметрии, можно рассчитать энтальпию
хим.реакция - процесс превращения системы веществ-реагентов в систему веществ-продуктов
Энтальпия.Мат выражение.
при изобарном процессе система совершает работу расширения A = р × D V,
поэтому Q = D U + A = U 2- U 1+ р × D V = U 2- U 1+ р × V 2- р × V 1 = (U 2+ р × V 2)- (U 1+ р × V 1) = Н 2- Н 1 = D Н
выражение Н = U + р × V есть энтальпия
Энтальпия образов в-ва.Образов простого и сложного в-ва.
с изменением энтальпии системы веществ-реагентов на энтальпию системы веществ-продуктов
изменение энтальпии, равное при изобарном процессе тепловому эффекту р-ции Q изобар = D Н, есть энтальпия хим.реакции
выделяют энтальпию образования простых и энтальпию образования сложных в-в:
- энтальпия образования простого в-ва – энтальпия образования в-ва из атомов хим.элемента
энтальпия образования простых в-в равна нулю
условие – образующиеся простые в-ва устойчивы в данных условиях
ПР: стандартная энтальпия образования Н2 О2 С.. равна нулю
- энтальпия образования сложного в-ва – энтальпия хим.реакции образования в-ва из простых в-в
стандартную энтальпию образования измеряют при стандартных условиях –
1 моль в-ва, температура Т =25°С=298°К, давление р =1 атм=101 кПа
ПР: стандартная энтальпия образования Н2О Н2 + 1/2О2 = Н2О D Н °=-285 кДж/моль
Закон Гесса.
закон Гесса (для изобарных процессов)
энтальпия хим.р-ции (тепловой эффект р-ции) зависит от природы и состояния исходных-конечных в-в,
но не зависит от промежуточных хим.р-ций
ПР: последовательная реакция 2С(т)+ О2(г)® 2СО(г); 2СО + О2 ® 2СО2 и простая реакция С + О2 ® СО2
ПР: реакции нейтрализации имеют один тепловой эффект для всех кислот и оснований (реакция Н++ ОН-® Н2О)
Следствие закона Гесса.
следствия закона Гесса: H
- D H = (c D H обрC + d D H обрD) – (a D H обрA + b D H обрB) в реакции aA + bB ® cC + dD реагенты
- D H = (c D H сгорC + d D H сгорD) – (a D H сгорA + b D H сгорB)
- D H прямой = -D H обратной D H
- различие энтальпий двух хим.реакций продукты
с разными исходными в-вами и одинаковыми конечными в-вами
есть энтальпия перехода одних исходных в-в в другие
- различие энтальпий двух хим.реакций с разными конечными в-вами и одинаковыми исходными в-вами
есть энтальпия перехода одних конечных в-в в другие
энтальпии хим.реакций рассчитывают по следствию закона Гесса (для изобарных процессов)
энтальпия хим.р-ции равна разности энтальпий образования реагентов и энтальпий образования продуктов р-ции
в расчетах учитывают стехеохимические коэффициенты хим.реакций
aA + bB ® cC + dD
D H = (c D H обрC + d D H обрD) – (a D H обрA + b D H обрB)
ПР: С6Н12О6(т) + 6О2(г) = 6СО2(г) + 6Н2О(г) D Н =-2780 кДж/моль или.. ккал/моль
стандартная энтальпия образования С6Н12О6 D Н =-1260 кДж/моль
стандартная энтальпия образования Н2О D Н =-285 кДж/моль
стандартная энтальпия образования СО2 D Н =-393 кДж/моль
D Н =(D Н С6Н12О6 + 6D Н О2)-(6D Н Н2О + 6D Н СО2)=6 × (-285)–6 × (-393)-(-1260)=-2780
хим.уравнения, где указаны изменение энтальпии или другие функции состояния есть термохимические уравнения
особенности: указывают изменение энтальпии для 1 моля заданного в-ва
в уравнении коэффициент заданного в-ва равен 1, остальные коэффициенты могут быть дробными
указывают агрегатное состояние в-в
