Лекции.Орг


Поиск:




В) реакцияға қатысатын заттардың түзілу жылуларының көмегімен реакцияның жылу эффектісін табу әдісі.




Гесс заңынан шығатын тағы да бір салдар бойынша реакцияның жылу эффектісі реакцияға қатысатын заттардың түзілу жылуларының алгебралық қосындысына тең. Заттың түзілу жылуы деп жай заттардан 1 моль зат түзілгендегі жылуды аламыз. Анықтамалықтарда келтірілген заттардың түзілу жылулары стандартты жағдайларда алынады. Ол қысым 1 атм (1,0133 ·10 н/м) болған жағдайда, стандартты түзілу жылуы ΔНf,т деп белгіленеді. f – индексі ағылшын тіліндегі formation-түзілу дегеннен.егер температура 298К болып алынса, онда ΔНf,298 деп жазылады.

Реакцияның жылу эффектісі реакциядан шыққан заттардың түзілу жылуларының қосындысынан реакцияға түскен заттардың түзілу жылуларының қосындысын алып тастағанға тең.

ΔНr,298 = ∑ ΔНf,298,шыққан зат - ∑ ΔНf,298,түскен зат.

II. Заттың бір грамының не бір молінің температурасын бір градусқа көтеру үшін жұмсалатын жылу мөлшерін жылу сыйымдылық деп атайды. Заттардың жылу сыйымдылығы температураға тәуелді, сондықтан жылу сыйымдылықтың мәні нақтылы және орташа болып бөлінеді. Нақтылы жылу сыйымдылық деп берілген температурадағы жүйенің жылу сыйымдылығын айтады: С = δQ/dT.

Орташа жылу сыйымдылық деп берілген екі температура аралығындағы оның мәнін айтады:

C = Q/(T-T) = Q/ΔT

Q – жүйені T-ден T қыздыру үшін қажетті жылу мөлшері.

Заттың бір грамына (1кг) тиісті жылу сыйымдылық – меншікті жылу сыйымдылық деп, ал 1 моліне тиістісі молбдік жылу сыйымдылық деп аталады.

Термодинамикалық жүйелер үшін жылу сыйымдылықтың шамасы жүйеде өтетін процестің түріне байланысты. Изохоралық процестің (V = const) жылу сыйымдылығын Сv, изобаралық (Р = const) жылу сыйымдылығын Ср деп белгілейді.

δQ – жылудың шексіз аз өзгерісі, жалпы алғанда ол толық дифференциал емес. Олай болса жылу сыйымдылықтың шамасы жылудың шексіз аз өзгерісінен жүйе температурасының өзгеру бағытына тәуелді. Тұрақты қысым, не көлемде көлем ұлғаю жұмысы ғана жасалатын болса, онда жылу жүйе қасиетіне айналады, яғни Qv =ΔU, δQv = dU.Сондықтан V = const жағдайда

Cv = (dU/dT)v

Р= const жағдайда

Cp = ΔH/(T-T)

Cp = (dH/dT)p

Демек, тұрақты қысым не көлемдегі жылу сыйымдылық жүйе қасиеті болып, оның күй функциясына айналады. Жылу сыйымдылыққа температура үлкен әсер етеді. Бірақ температураның әсерін термодинамика заңдары тұрғысынан анықтауға болмайды. Ол тек тәжірибе прқылы немесе кванттық статистика әдістері арқылы табылды. Жылу сыйымдылықтың температураға тәуелділігі әдетте дәрежелік қатарлармен беріледі. Мысалы, нақтылы және орташа жылу сыйымдылықтардың темпертураға тәуелділігі былай жазылады (Р = const):

Ср= а + bТ + сТ +dT

Ср =λ + βТ + γТ + ΔТ

Мұнда a,b,c,d... және λ,β,γ,Δ...-заттардың табиғатына байланысты коэффициенттер. Бұл теңдеулердің оң жағындағы қосылғыштардың саны жылу сыйымдылықтың қандай дәлдікпен есептелуіне және температура мәндеріне байланысты. Көбінесе қосылғыштардың үш мүшесі алынады. Тнңдеулердегі коэффициенттер тәжірибе жүзінде немесе ең кіші квадраттар әдісі арқылы табылады. Қазіргі кездегі белгілі Ср = f(T) қатарлары газдар үшін көбінесе спектроскопиялық тәжірибелерарқылы табылады. Жалпы алғанда қысымның мәндері 5-10 атм. аралығында болғанда жоғарыдағы қатарлар тиімді қолданылады. Одан жоғары қысымда жылу сыйымдылықты есептегенде оған қысымның әсерін ескеру қажет.

Газдардың әр түрлі температурадағы жылу сыйымдылығын анықтауда молекулалық-кинетикалық теорияны,иә болмаса Планк пен Эйнштейннің жылу сыйымдылық туралы кванттық теориясын қолданады.

Бір атомды газдардың мольдік жылу сыйымдылығы молекулалық-кинетикалық теория тұрғысынан мынадай тұрақты шамаға тең:

Cv = 3/2R = const

Көп атомды молекулалар үшін жылу сыйымдылық температураға тәуелді. Оның себебі жылу сыйымдылықтың жалпы мәні әр түрлі қозғалыстарға тән мәндерінің қосындысына тең:

Сv = Сілгер + Сайн + Стерб + Сэл

Мұнда Сілгер – газ молекулаларының ілгерілемелі қозғалыстағы; Сайн – айналмалы қозғалыстағы; Стерб – тербелмелі қозғалыстағы; Сэл – электрондардың қозуына байланысты жылу сыйымдылықтар. Ілгерлемелі қозғалысқа байланысты газдың жылу сыйымдылығы 3/2R-ға тең. Сутегі мен дейтерий газдарынан басқа газдардың айналмалы қозғалыстағы жылу сыйымдылықтары орташа температураларда Сілгер шекті мәндерне теңеседі. Сайн мәнін оңай табуға болады.

Газ молекулаларының жылу сыйымдылығын қарастырған кезде еркіндік дәрежесі деген ұғымды пайдаланамыз. Кеңістікте жүйенің орнын белглейтін тәуелсіз параметрлердің саны жүйенің еркіндік дәреже саны деп аталады. Кеңістікте еркін қозғалып жүрген материалды нүктенің еркіндік дәрежесі 3-ке тең, себебі оның кеңістіктегі орнын сипаттау үшін 3 координатаның мәні керек. Больцанның энергия таралу заңы бойынша еркіндік дәреже бірге тең болса, оған тән энергия мәні 1 / 2k; k = 1,38054 ·10Дж ·град; k – Больцманның тұрақтысы, немесе k = R / Na, R - әмбебаб газ тұрақтысы; Na – Авогадро саны. СИ – жүйесінде R = 8,3141 Дж/моль ·град, Na = 6,02252 ·10.

Осыдан екі және одан да көп атомды сызықты молекулалар үшін Сайнал = R. Үш немесе одан көп атомды молекулалар үшін Сайнал = (3 / 2)R.

Жылу сыйымдылықтың теориясын ұсынғанда Планк пен Эйнштейн кванттық теория негіздеріне сүйенген. Олардың теориясы бойынша еркіндік дәрежесі бірге сәйкес тербелмелі қозғалыстың жылу сыйымдылығы

Стерб=(Θ / T) · (R ·eΘ/T) / (eΘ/T – 1) =Ψ(Θ / T)

Теңдеудегі тұрақты шама Θ – газдардың табиғатына байланысты характеристикалық температура деп аталады: Θ = (h · v0) / k

һ – Планк тұрақтысы, h = 6,6256 ·10Дж · c; k – Больцман тұрақтысы; v0 – молекуланың меншікті тербелу жиілігі; Θ / Т – айнымалы шама, ол анықтамаларда әр түрлі заттар үшін келтірілген. Жылу сыйымдылықтың электрондар қозуына сәйкес мәнін ескермеуге болады, оның себебі электрондардың қозу процесі өте жоғары температурада өтеді. Қорытып келгенде:

3m-(3-n)

Cp = Cv + R = 3 / 2R + n / 2R + R + ∑ (Θ / T) x

X(Re Θ/T) / (eΘ/T – 1) = [(5 + n) / 2 ] · R + ∑ Ψ (Θ / T)

n – айналмалы қозғалыстағы молекуланың еркіндік дәреже саны;

m- молекуладағы атомдар саны.

Сызықты молекулалар үшін (CO,COS,HCN,CS,т.б) тербелмелі қозғалыстағы молекуланың еркіндік дәреже саны

f = 3m – (3 + 2) = 3m – 5

Газдардың сызықты емес басқадай молекулалары үшін

f = 3m – (3 + 3) = 3m – 6

Жоғарыдағы (III.21)-теңдеудің соңғы мүшесін есептеу үшін Эйнштейн функцияларының кестесі дейтін анықтамалардағы кестелер қолданылады. Оларда әр түрлі газдардың характеристикалық температуралары Θ, Эйнштейн функциялары Θ / T және оларға сәйкес тербелмелі қозғалыстың жылу сыйымдылықтары берлген.





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-11-12; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1081 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Ваше время ограничено, не тратьте его, живя чужой жизнью © Стив Джобс
==> читать все изречения...

591 - | 596 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.008 с.