Химическая Термодинамика Химическая ТермодинамикаСтраница 4
Если известен закон изменения параметров в данном процессе, то уравнение первого закона термодинамики можно записать в дифференциальной форме и исследовать математически. В области применения химических реакций наиболее часто встречаются процессы, протекающие при постоянном объеме (изохорический) и при постоянном давлении (изобарический).
1. Изохорический процесс: v = const. В этом случае параметры р и Т связаны между собой уравнением Гей-Люссака, р/Т = const. Уравнение (1) записывается в дифференциальной форме:
dQ=dU+dA. (3)
Но если объем постоянен, значит работа расширения или сжатия газа совершаться не может: dA==pdv=0. Следовательно, dQ = - dU;
приравниваем частные производные по температуре:
или
dU = CvdT, (4)
где Сv — теплоемкость при постоянном объеме. Уравнение (4) позволяет вычислять изменение внутренней энергии системы при изменении температуры, если не происходит каких-либо изменений агрегатного или полиморфного состояния.
Как известно, при химической реакции внутренняя энергия изменяется: если энергия выделяется, то это соответствует уменьшению запаса внутренней энергии, и наоборот. Поэтому тепловой эффект и изменение внутренний энергии имеют обратные знаки:
U = -Qv. (5)
2. Изобарический процесс: р = const. В этом случае по закону Гей-Люссака v/T= const. Кроме того, из уравнения (3) не выпадают отдельные члены, так как при постоянном давлении расширение и сжатие газа возможно, как и нагревание и охлаждение. В этом случае dQ=dU+pdv. После интегрирования в пределах 1—2 получим:
Выражение в скобках (U + pv) представляет собой термодинамическую функцию, которую назовем энтальпией Н:
H=U+pv. (6)
Энтальпия — это энергосодержание системы, включающее внутреннюю энергию и работу. Тогда
(7)
Если система поглощает энергию Q1-2, то ΔН больше нуля, и если в этой системе происходит химическая реакция, то она будет эндотермической:
(8)
Так как в дальнейшем мы будем использовать понятие разности энтальпий химической реакции, то необходимо помнить соотношение:
Экзотермические реакции |
Эндотермические реакции |
|
ΔH>0; Qp<0 |
Разность энтальпий химической реакций обратно по знаку тепловому эффекту реакции при постоянном давлении. Для вычисления энтальпии исходим из соображений, что Q = ΔH; приравниваем частные производные по температуре:
"ФИНН" , яхта-швербот олимпийского класса, экипаж 1 чел. С 1952 в программе Олимпийских игр.
ТОРГОВАЯ КАЗНЬ , в России с 15 в. битье кнутом по приговору суда на торгу, площади. До 1817 сопровождалась вырыванием ноздрей и клеймением. Отменена в 1845.
ЛЬЮИС Карл (р . 1961), американский спортсмен (легкая атлетика). Чемпион Олимпийских игр 1984 (бег 100 и 200 м, эстафета 4 · 100, прыжки в длину), 1988 (бег 100 м, прыжки в длину) и 1992 (прыжки в длину, эстафета 4 · 100 м). Семикратный чемпион мира: 1983 (бег 100 м, прыжки в длину, эсстафета 4 · 100 м), 1987 (прыжки в длину, эстафета 4 · 100 м), 1991 (бег 100 м, эстафета 4 · 100 м). Десятикратный рекордсмен мира.