Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Внутренняя энергия системы, теплота и работа, энтальпия.
Совокупность всех видов энергии частиц в системе называется внутренней энергией системы (U). Она складывается из кинетической и потенциальной энергии всех ее частиц (атомов, молекул, ионов и др.), энергии химических связей и межмолекулярных взаимодействий, энергии электронов и атомных ядер и т.д. Абсолютную величину внутренней энергии определить невозможно, можно найти только ее изменение при переходе системы из одного состояния в другое: U 2 - U 1 = Δ U, где U1 и U2 - значения внутренней энергии в начальном и конечном состояниях системы, ΔU - конечное изменение свойства системы. Значение ΔU положительно (ΔU > 0), если внутренняя энергия системы возрастает. ΔU°298 для различных веществ приводятся в специальных таблицах термодинамических величин. Единицы измерения — кДж/моль. ° означает, что вещества находятся в стандартном состоянии (наиболее характерном для данного вещества в данных условиях), 298 - стандартная термодинамическая температура (при которой измерены табличные термодинамические величины). Изменение внутренней энергии можно определить с помощью работы и теплоты, так как система может обмениваться с окружающей средой веществом или энергией в форме теплоты Q и работы А. Теплота является формой передачи энергии путем столкновения молекул соприкасающихся тел, то есть путем теплообмена. Теплообмен - микроскопическая, то есть неупорядоченная форма передачи энергии хаотически движущимися частицами. Направление передачи теплоты определяется температурой. Теплота связана с процессом, а не с состоянием системы. Следовательно, теплота не является функцией состояния, она зависит от пути процесса. Работа - макроскопическая форма передачи энергии. Для того чтобы система совершила работу, необходимо наличие внешних сил. Работа, совершаемая системой, обусловлена взаимодействием системы с внешней средой, в результате которого преодолеваются внешние силы, нарушившие равновесие в системе. Работу, совершенную системой против внешних сил, принято считать положительной, а совершенную над системой - отрицательной. Величина работы, как и количество теплоты, есть количественная характеристика энергии, переданной от одной системы к другой. Работа, как и теплота, связана с процессом и не является функцией состояния. Величина ее будет зависеть от вида процесса.
Величину теплоты и работы выражают в джоулях (Дж), килоджоулях (кДж). Количественное соотношение между изменением внутренней энергии, теплотой и работой устанавливает первый закон термодинамики. Пусть к закрытой системе подведено количество теплоты Q. Эта теплота идет в общем случае на увеличение энергии и на совершение системой работы. Q = ΔU + А. Это математическое выражение I закона термодинамики: теплота, подведенная к системе, затрачивается на увеличение ее внутренней энергии и совершение системой работы. При химических процессах чаще всего происходит работа расширения А = рΔ\/, где Δ\/ - изменение объема системы, р = конст. Поэтому Q = ΔU + рΔ\/ Сумма ΔU + р\/ называется энтальпией системы (устаревший термин - «теплосодержание»). Она характеризует суммарный запас внутренней и внешней энергии системы. Энтальпия - это функция состояния системы. Н = Δ U + p Δ V Стандартная энтальпия образования вещества ΔНo298 – тепловой эффект реакции образования одного моля вещества из простых веществ, находящихся в устойчивых стандартных состояниях, при стандартных условиях. Значения стандартных теплот образования - табличные величины, единицы измерения — кДж/моль. Из определения следует, что теплоты образования простых веществ равны нулю. Раздел химической термодинамики, посвященный исследованиям тепловых эффектов химических реакций, теплот фазовых переходов, теплот растворения веществ, разбавления растворов и т. п., называется термохимией. ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТ РЕАКЦИИ Так как на разрушение связей энергия затрачивается, а при образовании связей - выделяется, и оба эти процесса энергетически неравноценны, то любая химическая реакция сопровождается выделением или поглощением теплоты - тепловым эффектом. Например: С(т) + О2(г) = СО2 (г) + 394 кДж/моль, т.е, при сгорании 1 моль углерода выделяется 394 кДж энергии. Уравнения реакций, в которых, помимо исходных веществ и продуктов реакции, указывается ее тепловой эффект, а также агрегатные состояния веществ, называются термохимическими.
Тепловой эффект реакции - это количество выделенного или поглощенного в ходе реакции тепла, отнесенное к 1 молю вещества, при условии, что температура постоянна и равна 298 К, а система не совершает никакой работы, кроме работы расширения. Тепловой эффект измеряется в Дж (кДж) или килокалориях (1 ккал = 4,184 кДж). Если в ходе реакции теплота выделяется, реакция называется экзотермической (Q > 0), если поглощается - эндотермической (Q < 0). Тепловой эффект считают положительным для эндотермических процессов (ΔH > 0, теплота поглощается) и отрицательным для экзотермических процессов (ΔH < 0, теплота выделяется). Основной закон термохимии - закон Гесса: - тепловой эффект реакции не зависит от пути протекания химического процесса, т.е. от числа и характера промежуточных стадий, а только от начального и конечного состояний веществ. Следствия из закона Гесса: 1. Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции: Q пр.= - Qобр ( закон Лавуазье - Лапласа ). Это означает, что при образовании любого соединения выделяется (поглощается) столько же энергии, сколько поглощается (выделяется) при его распаде на исходные вещества. Например: горение водорода в кислороде 2 Н2(г) + 02(г) —›2 Н2О(ж) + 572 кДж Разложение воды электрическим током: 2 Н2О(ж) —›2 Н2(г) + О2(г) - 572 кДж 2. Тепловой эффект реакции равен разности между суммой энтальпий образования продуктов реакции и суммой энтальпий образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов. аА + вВ сС + dD исходные продукты вещества
Решение задач осуществляется, используя алгоритм: 1) выписать уравнение; 2) выписать количество вещества = стехиометрическим коэффициентам под соответствующим компонентом; 3) выписать значение ΔНo298 из таблицы; 4) рассчитать ΔНх.р С помощью закона Гесса можно определить величины тепловых эффектов, которые невозможно определить экспериментально.
|
|||||||
Последнее изменение этой страницы: 2022-09-03; просмотров: 29; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.134.104.173 (0.007 с.) |