3 Первое начало термодинамики для различных термодинамических процессах

Изотермический T= const DT=0 DE=0 Q=-A

Изобарный P=const DP==0 A=-pDU DE=Q-pDV

Изохорный V=const DV=0 A=0 DE=Q

Адиабатный Q=0 DE=A

4 Работа расширения газа при различных термодинамических процессах

Термодинамика изучает процессы изменения газа протекающие при постоянном T=const V=const P=const Q=0 рассмотрим какую работу может совершать идеальный газ при расширении предположим что у нас есть цилиндр с поршнем движущийся быстрее обозначим V1-объем газа находящийся под поршнем S- площадь поршня Pc который идеальный газ давит на поршень - p это давление уравновешивается гирей и поршнем общего веса p Если нагреть газ он начинает расширяться поршень подымается на высоту

h и производить работу .Работа прямопропорцианальна P и h

A=Ph P=ps следовательно A=phs DA=-pDV

При бесконечно малом изменении V получим бесконечно малую работу расширения газа

DA=-pDV

Рассмотрим 4 частных случая

Изотермический DT=0 p=nrt: v DA=-nRt.DV:V DA=-nRT

Изохорный DV=0 DA=0

Изобарный V1-V2 DA=-p(V2-V1)= - pV2+pV1 pV2+pV1 pV==nRT n=1моль DA=-RT2+RT1=- R(T2-T1) DA=-R (T2-T1) вытекает физический смысол газовой постоянной

Адиабатный Q=0 DA=DE=E2-E1

Газовая постояная –работа которую совершает 1 моль идеального газа при нагревании его на 1 К

DA=-nRTln .P1

5 тепловой эффект реакции Закон Гесса Следствия из закона ГессаТермохимия-раздел термодинамики рассматривающая теплоты химических реакций .Эти реакции протекают при постоянном давлении или объемеПри постоянном объеме и давлении теплота является функцией состояния системы

Qv=DE Qp=DE+pDV

Поскольку зависит от термодинамических характеристик Q E DV

Закон Гесса Теплота химических реакций при постоянном давлении и объеме не зависит от пути процесса а определяется только начальным либо конечным состоянием системы

1 Для поралельных реакций

Q1+Q2=Q3+Q4

Тепловой эффект реакции равен сумме теплот промежуточных стадий

2 Для последовательных реакций

A-B-----D Q0=Q1+Q2+Q3……..+Qn

С+O2-------CO2+409,2кДЖ

C+1/2--------CO+124,3кДж

СO+1/2O2------CO2+284,9 кДж

Следствие из закона Гесса

1 Тепловой эффект реакции разложения вещества равен по значению но противоположен по знаку теплового эффекта образования веществ из простых веществ

Ca+1/2O2--------CaO+634,71 кДж

CaO-------Ca+1/2 O2-634,71кДж

2 Если совершаются реакции в ходе которых из одинаковых исходных веществ получают различные продукты реакции то разность между тепловыми эффекторами реакции будет равно тепловому эффекту перехода из одного конечного состояния в другое

H2+1/2O2-----H2O(г)+241,83кДж

H2+1/2O2------H2O(ж)+285,84кДж

H2+1/2O2-----H2O(т)+291,67кдж

3 если входе химические реакции из разных исходных веществ получены одинаковыми эффектами этих реакций равна тепловому эффекту перехода из одного исходного состояния в другое

Cпл+O2----CO2+395,39кДж

Сграф+O2-----CO2------CO2+393,51кДж

Ск+O2-----СO2+409,20кДж

6 энтальпия .Стандартная энтальпия образования и сгорания веществ расчет тепловых эффектов реакции

Пусть есть цилиндр в котором под поршнем находится идеальный газ если сообщить этому газу некоторая количество тепла то часть его пойдет на совершение работы а другая на повышение внутренней энергии системы Теплоту при P=const согласно 1-ому закону термодинамики можно представить QP=DE+pDV=DE+p(V2-V1)=(E2+pV2) –(E1+pV1)=H2-H1=DH

Qp=-DH DH--энтальпия абсолютное значение не известно

Для расчета изменения энтальпии используется стандартное значение энтальпии соответствует t=298К P=1 атмосфер един =DH=298

Особенность энтальпии она всегда является функцией состояния системы и для любого процесса ее изменения можно найти по формуле DH=H2-H1=

Отождествление Q и DH справедливо только при условии что в ходе процесса не совершается другая работа кроме работы расширения идеального газа

Если в системе совершается другая полезная работа то теплота отличается от DH на величину этой работы

DE=Qp-pDv+Aпол

Qp=DE+pDV-Aпол

Qp=DH-Aпол

Расчет теплот реакций

Энтальпия вещества характеризуют стандартное энтальпиями образования и сгорания

DH298 обр DH 298f образования

DH298cг DH298c сгорания

Энтальпия образования вещества –тепловой эффект реакции образования вещества из простых веществ или элементов при стандартных условиях при этом энтальпия самых простых веществ = 0

DH298f(HCl)=92,5 кДж

½ H2+1/2Cl2=HCl+92,5кДж Энтальпия сгорания вещества- это тепловой эффект реакции сгорания вещества до оксида с максимальной степенью окисления при стандартных условиях

Величины теплот сгорания веществ определены для многих веществэксперементальным путем сжигания вещества в калориметрической бомбе и изменение выделяющихся теплот

DHреакции=

DH реакции=

Нахождение теплового эффекта спиртового брожения глюкозы и дрожжей

С6H12O6-2C2H5OH+2CO2

-277 -394

DHf-1263 кДж/моль

DHреакции=2(-277)+2(-394)+1263=-79кДж/моль