 |
10.Термохимия. Определение, термохимическое уравнение, экзо- и эндотермические процессы. Законы термохимии ( закон Лаувазье-Лапласса, закон Гесса).
|
|
|
|
10. Термохимия. Определение, термохимическое уравнение, экзо- и эндотермические процессы. Законы термохимии ( закон Лаувазье-Лапласса, закон Гесса).
Раздел химии, в котором изучают тепловые эффекты химических реакций, называется термохимией. Термохимия оперирует так называемыми термохимическими уравнениями, представляющими собой обычные химические уравнения, в которых указана величина сопровождающего реакцию теплового эффекта и термодинамическое состояние каждого из участников. Под последним понимают температуру, агрегатное состояние участников, состав и концентрации растворов.
Первый закон термохимии (закон Лавуазье-Лапласа) формулируется так: Тепловой эффект реакции образования сложного вещества из простых равен по абсолютному значению, но противоположен по знаку тепловому эффекту реакции разложения данного соединения на простые вещества. Δ Нº обр= –Δ Нº разл.
Второй закон термохимии (закон Гесса) формулируется следующим образом:
Тепловой эффект химической реакции, протекающей при постоянном давлении или при постоянном объеме, не зависит от числа, последовательности и характера ее промежуточных стадий, но определяется только природой исходных веществ и продуктов и условий реакции, а также начальным и конечным состоянием системы. Δ Нреакц= Δ Нст1+ Δ Нст2+ Δ Нст3+ Δ Нст...
11. Характеристические функции состояния термодинамических систем, связь их с параметрами систем и друг с другом.
Характеристической функцие й называется такая функция, посредством которой или ее производной могут быть выражены в явной форме термодинамические свойства системы. Под термодинамическими свойствами понимают такие физические свойства, которые зависят только от температуры, давления(или объёма) и состава. Наиболее часто в термодинамике используют следующие характеристические функции: внутренняя энергия(U), энтальпия(H), энтропия(S), изохорно-изотермический потенциал(F) изобарно-изотермический потенциал(G).
|
|
|
Характеристическими функциями являют
внутренняя энергия системы рассматриваемая как функция энтропии и обобщённых термодинамических координат— объёма системы, площади поверхности раздела фаз, длины упругого стержня (пружины, резиновой нити), поляризации диэлектрика, намагниченности магнетика, масс компонентов системы.
энтропия системы рассматриваемая как функция внутренней энергии и обобщённых координат любая обобщённая координата (пусть, для определённости, это будет рассматриваемая как функция внутренней энергии U, энтропии и остальных обобщённых координат
Процесс – это переход системы из одного состояния в другое с изменением параметров состояния.
В основе классификации процессов лежат различные признаки.
1. По характеру изменения параметров состояния процессы подразделяют на:
- изотермические (Т= const, ∆ T = 0);
- изобарные (р = const, ∆ р = 0);
- изохорные (V= const, ∆ V= 0);
- адиабатические (теплота Q = const, ∆ Q = 0);
- циклические (∆ U=0);
- экзотермические (∆ Q > 0);
- эндотермические (∆ Q < 0).
12. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики.
Внутренняя энергия — это величина, характеризующая собственное состояние тела, т. е. энергия хаотического (теплового) движения микрочастиц системы (молекул, атомов, электронов, ядер и т. д. ) и энергия взаимодействия этих частиц.
Внутренняя энергия идеального газа складывается только из энергии движения молекул, так как взаимодействием молекул можно пренебречь. Внутренняя энергия одноатомного идеального газа определяется по формуле
|
|
|
Первый закон термодинамики:
изменение внутренней энергии замкнутой системы равно сумме количества теплоты, переданной системе, и работы внешних сил, совершенной над системой.
Применение первого закона термодинамики к изопроцессам
В изотермическом процессе температура постоянная, следовательно, внутренняя энергия не меняется. Тогда уравнение первого закона термодинамики примет вид: , т. е. количество теплоты, переданное системе, идет на совершение работы при изотермическом расширении, именно поэтому температура не изменяется.
В изобарном процессе газ расширяется и количество теплоты, переданное газу, идет на увеличение его внутренней энергии и на совершение им работы: .
При изохорном процессе газ не меняет своего объема, следовательно, работа им не совершается, т. е. А = 0, и уравнение первого закона имеет вид , т. е. переданное количество теплоты идет на увеличение внутренней энергии газа.
Адиабатным называют процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой. Q = 0, следовательно, газ при расширении совершает работу за счет уменьшения его внутренней энергии, следовательно, газ охлаждается.
13. Энтальпия, изменение энтальпии, стандартная энтальпия образования.
Энтальпия (Н) - термодинамическая функция состояния химической системы, отвечающая тепловому (энергетическому) эффекту реакции в этой системе при постоянном давлении.
Энтальпия - энергосодержание - мера энергии, накапливаемой пpи образовании вещества, характеризует термодинамическую устойчивость, прочность вещества и является количественным выражением энергетических свойств соединения. Энтальпия вещества зависит от его состояния и от условий, поэтому все энтальпии образования отнесены к одинаковым состояниям и условиям, которые называются стандартными.
Стандартным состоянием вещества называется такое eго агрегатное состояние, которое устойчиво (т. е. обладает наименьшей энтальпией) при стандартных условиях. Стандартные условия протекания реакции отвечают постоянству термодинамической температуры и давления системы. Стандартное давление в системе 1·105 Па.
|
|
|
Энтальпии (теплоты) образования простых веществ в стандартных состояниях и при стандартных условиях приняты равными нулю.
Энтальпией (теплотой) образования сложного вещества из простых веществ называется тепловой эффект реакции образования 1 моль вещества из простых веществ, находящихся в стандартных состояниях. Ее называют стандартной энтальпией (теплотой) образования и обозначают ∆ H0f.
Под стандартной теплотой образования п онимают тепловой эффект реакции образования одного моль вещества из простых веществ, его составляющих, находящихся в устойчивых стандартных состояниях.
|
|
|
