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:
"ЗНАМЯ ТРУДА" , 1) газета, центральный орган эсеров, 1907-14, Россия, а также Париж; выходила нерегулярно. 2) Ежедневная газета, орган левых эсеров, 1917, Петроград; 1918, Москва. Закрыта после левоэсеровского мятежа 1918.
НГУЕНЫ , в 1558-1802 правящий род на территории Центр. и Юж. Вьетнама, в 1802-1945 имп. династии Вьетнама (с 1884 правление под французским протекторатом).
СЕВЕРОДВИНСК , город (с 1938; до 1957 Молотовск) в Российской Федерации, Архангельская обл., на берегу Белого м., в дельте Сев. Двины. Железнодорожная станция. 239 тыс. жителей (1987). Деревообрабатывающая, пищевая промышленность. Театр.