Теплота процесса в различных условиях
Изохорный процесс(V = const)
Работа изохорного процесса W = 0. Тогда, как следует из первого начала термодинамики, теплота процесса в изохорных условиях QV равна изменению внутренней энергии:
Так как внутренняя энергия является функцией состояния, то в изохорных условиях теплота
(1.10) |
приобретает свойства функции состояния.
Изотермический процесс(T =const)
По закону Гей-Люсака-Джоуля внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры и не зависит от объема и давления. Следовательно, в изотермическом процессе не происходит изменения внутренней энергии (ΔU = 0). Тогда из первого начала термодинамики следует
(1.11) |
Таким образом, вся теплота в изотермическом процессе идет на совершение работы, Работа изотермического процесса совершается за счет подведенной теплоты.
Изобарный процесс(p = const)
(1.12) |
или для конечного процесса
(1.13) |
Функция H = U + pV называется энтальпией.
Энтальпия, как и внутренняя энергия, является функцией состояния, поэтому в изобарных условиях теплота QPприобретает свойства функции состояния.
Изохорный и изобарный тепловые эффекты связаны соотношением
(1.14) |
Методы расчета и измерения тепловых эффектов химических реакций рассматриваются в разделе физической химии – термохимии. Рассмотрим практически важные из них.
Закон Гессаявляется основным законом термохимии. Он гласит:
Тепловой эффект процесса не зависит от пути его протекания (промежуточных стадий), а определяется начальным и конечным состоянием системы при условии, что давление и температура или объем системы и температура в ходе всего процесса остаются постоянными.
Закон Гесса позволяет рассчитывать тепловые эффекты реакций, если известны тепловые эффекты других реакций с участием тех же веществ. Из закона Гесса следует два важных следствия:
1. Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования продуктов реакции и исходных веществ (с учетом стехиометрических коэффициентов).
Теплотой образования вещества называется тепловой эффект реакции образования одного моля вещества из простых веществ. Простым веществом называется химическое соединение, состоящее из атомов одного элемента, в наиболее устойчивой модификации при данных условиях. В изобарных условиях теплота образования (энтальпия образования) обозначается ΔfH (f – сокращение от английского слова formation – образование). Значения теплот образования при стандартных условиях для большого количества веществ приведены в таблицах стандартных термодинамических величин в справочниках (см., например, [2]). Стандартные условия – нормальное атмосферное давление 101325 Па (1 атм или 760 мм рт. ст.). Для термодинамических функций, стандартные условия указываются надстрочным индексом “0” . Например, H0.
2. Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания исходных веществ и продуктов реакции (с учетом стехиометрических коэффициентов).
Теплотой сгорания вещества ΔcH (c – сокращение от английского слова combustion – горение) называется тепловой эффект реакции сгорания одного моля вещества в избытке кислорода до CO2, H2O(ж.), N2, SO2 и галогеноводородов. Стандартные теплоты сгорания можно найти в справочниках, однако, они приведены для значительно меньшего количества веществ (в основном органических), чем теплоты образования.
Дата добавления: 2021-01-26; просмотров: 491;