Основы физической химии. Взаимодействие системы с окружающей средой. Максимальная работа расширения идеального газа. Термодинамический потенциал, страница 3

1.При постоянном объеме ( V = const), изохорный процесс

dQ = d U = C_V dT

Проинтегрируем полученное уравнение:

DU -тепловой эффект реакции при постоянном объеме

5.  При постоянном давлении  (Р= const), изобарный процесс

dQ = d U + Р d V = d U + d (P V) = d (U + PV) = d H

U + PV = H ;  Н - энтальпия реакции

d H - тепловой эффект реакции при постоянном давлении, он обладает свойствами функции.

                   Q_P  =  d H

Связь тепловых эффектов реакции

n₁А₁  + n₂А₂  =  n₃А₃  +  n₄А₄

n₁ , n₂ , n₃ , n₄ - стехиометрические коэффициенты начальных и конечных веществ.

Н₁                     Н₂                       Н₃                      Н₄

n₁(U₁ + PV)  n₂ (U₂ + PV)             n₃(U₃ + PV)  n₄(U₄ + PV)

энтальпия начальных                    энтальпия конечных состояний                                            состояний

DН = (n₃ (U₃ + PV) + (₄n U₄ + PV)) - (n₁ (U₁ + PV) + (₂ n U₂ + PV)) =

= (n₃ U₃ + n₄ U₄ - n₁ U₁ - n₂ U₂) + (n₁ + n₂ - n₃ - n₄) PV = D U + Dn PV = DU + Dn R T

DН = D U + D n R T

Термохимия. Закон Г. И. Гёсса.

Термохимия - раздел физической химии, изучающей тепловой эффект реакций. Если система приобретает тепло - эндотермическая реакция           (DН >0), если система отдает тепло - экзотермическая реакция (DН<0).

В основе термохимии лежит закон Гесса:

 Тепловой эффект реакции не зависит от пути протекания процесса, а однозначно определяется начальным и конечным состоянием системы.

    DН

  S                            SO₃

DН₁                           DН₂

SO₂

DН = DН₁  +  DН₂ ; DН - DН₁  +  DН₂ = 0  ;    S^цикл DН = 0

Первое следствие из закона Гесса.  Определение теплового эффекта исходя из теплот образования веществ.

Теплотой образования вещества называется тепловой эффект реакции образования этого вещества из простых веществ взятых в устойчивом состоянии при стандартных условиях ( Т = 0 К;  Р = 1 атм. ).  

для простых веществ равна  0. Например, для образования кристаллогидрата сульфата натрия  (Na₂SO₄ × 10 H₂O) требуются простые вещества, поэтому теплотой образования кристаллогидрата сульфата натрия будет называться такое количество теплоты, которое выделяется при получении этого сложного вещества из простых.                                                                          

2Na_тв. + S_тв. + 7О_{2 тв.} + 10 Н_{2 тв.}    =      Na₂SO₄  × 10 H₂O - DН

Тепловой эффект реакции равен разности теплот образования конечных и начальных веществ.

DН = S(n_i Н_i)_{КОН. В-В} - S(n_i Н_i)_{НАЧ. В-В}

Второе следствие из закона Гесса.  Определение теплового эффекта исходя из теплот сгорания веществ.

Теплотой сгорания вещества называется тепловой эффект реакции сгорания этого вещества с образованием простых веществ, полученных в устойчивом состоянии при стандартных условиях ( Т = 0 К;  Р = 1 атм.). Простыми веществами называют образующиеся при сгорании оксиды.               для простых веществ равна 0

Например, при сгорании этилового спирта (С₂Н₅ОН) образуются простые вещества (оксиды), не способные к дальнейшему сгоранию, поэтому тепловой эффект реакции будет состоять из теплоты выделяющейся при сгорании спирта.

С₂Н₅ОН + О₂ = СО₂ + Н₂О - DН

Тепловой эффект реакции равен разности теплот сгорания  начальных и конечных веществ.

DН = S(n_i Н_i)_{НАЧ. В-В} - S(n_i Н_i)_{КОН. В-В}

Зависимость теплового эффекта от температуры.

Тепловой эффект реакции может увеличиваться с ростом температуры, уменьшаться с уменьшением температуры и не зависеть от температуры.

n₁А₁  + n₂А₂  =  n₃А₃  +  n₄А₄

                                                             n₁Н₁    n₂Н₂       n₃Н₃      n₄Н₄

DН = (Sn_i Н_{i кон. в-в} - Sn_i Н_i)_{нач. в-в} = (n₃Н₃  +  n₄Н₄) - (n₁Н₁  + n₂Н₂)

Нужно взять частную производную по температуре, зависимую от давления.

С_Р – изобарная теплоемкость

Закон Кирхгофа, который формулируется так:

Температурный коэффициент теплового эффекта процесса равен       изменению теплоемкости системы, происходящему в результате процесса.

Второй закон термодинамики.