Ι Закон термодинамики

В основе всей термодинамики лежат 3 закона. Эти законы сформулированы на основе большого опыта и являются основными. Все основные уравнения выводятся из этих трех законов.

Основные формулировки:

1. Невозможно создать вечный двигатель первого рода, то есть такую машину, которая получала бы энергию из ничего.

2. Тепло, подведенное к системе , расходуется на изменение внутренней энергии и совершение работы.

Иногда работу, совершаемую системой, делят на два вида: механическую работу расширения и остальную.

механическая; -остальная.

3. Внутренняя энергия изолированной системы есть величина постоянная.

Абсолютное значение внутренней энергии определить невозможно! Можно говорить лишь об изменении данной функции. С другой стороны, в обратимом процессе совершается максимальная полезная работа, а внутренней энергии в обратимом и необратимом процессе, есть величина постоянная.

То есть, если процесс протекает обратимо (равновесный процесс), требуется большее количество тепла, так как работа, совершаемая системой должна быть больше, а изменение внутренней энергии должно оставаться постоянным.

Частные случаи ι Закона термодинамики

1. Изохорный процесс: V=const.

Предположим, что система не совершает работу, кроме механической:

Применяя данный случай к химическим реакциям, говорят, что тепловой эффект химической реакции при постоянном объеме равен изменению внутренней энергии:

2. Изохорный процесс: P=const.

Физический смысл энтальпии – внутренняя энергия расширенной системы.

Тепловой эффект химической реакции в изобарных условиях равен изменению энтальпии системы.

3. Изотермический процесс: T=const.

Согласно молекулярно-кинетической теории (МКТ), внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры (Т) системы, поэтому для газовых смесей при не больших объемах производная внутренней энергии по температуре равна нулю: В этом случае: - тепло, подведенное к системе, расходуется на совершение работы.

4. Адиабатический процесс (процесс без теплообмена).

0= - работа совершается за счет убыли внутренней энергии.

Применение: Дизельные двигатели. Холодильные установки.

Практическое применение I Закона термодинамики в химических реакциях.

Термохимия. Закон Гесса.

Закон Гесса: Тепловой эффект химической реакции не зависит от пути процесса.

Тепловой эффект химической реакции – энергия (тепло), выделенное или поглощенное при протекании химической реакции и одновременном соблюдении условий:

1. Реакция протекает необратимо или совершает один пробег.

2. Процесс протекает либо при постоянном давлении, либо при постоянном объеме.

3. Температура исходных веществ равна температуре продуктов.

4. Совершается только работа расширения.

Согласно этому закону, все реакции разделяются на:

1. Эндотермические, идущие с поглощением тепла

2. Экзотермические, идущие с выделением тепла

Согласно закону Гесса, наряду со стехиометрическим уравнением можно записать термохимическое, которое показывает не только соотношение реагентов в реакционной смеси, но и количество теплоты, выделившееся или поглощенное во время химической реакции.

Лекция № 2

План лекции:

1. Стандартный тепловой эффект химической реакции. Методы определения.

2. Теплоемкость. Виды теплоемкости.

3. Закон Кирхгофа.

4. методы расчета тепловых эффектов химических реакций при различных температурах.

Стандартный тепловой эффект химической реакции. Методы определения.

Стандартный тепловой эффект химической реакции – тепловой эффект химической реакции, проведенной в стандартных условиях, т.е. при t=25 (298 K) и давлении P=1 атм.(760 мм.рт.ст., 101,325 МПа).

Существует несколько методов расчета подобных тепловых эффектов. Все они основаны на законе Гесса.

Следствия закона Гесса.

I следствие:

Тепловой эффект химических реакций равен разности теплот сгорания исходных веществ и продуктов реакции с учетом стехиометрических коэффициентов.

Теплота сгорания – тепловой эффект химической реакции взаимодействия 1 моль вещества с кислородом, в результате которой образуется высшие оксиды элементов, входящих в исходное соединение, кроме того: азотосодержащие горят до ; галогеносодержащие до , водородосодержащие - до жидкой воды.

II следствие:

Расчет тепловых эффектов по теплотам образования:

Тепловой эффект химических реакций равен разности сумм теплот образования продуктов и исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов.

Стандартная теплота образования – Общий тепловой эффект химической реакции образования 1 моль вещества из простых веществ, взятых в устойчивых состояниях.

Реакции, тепловой эффект которых отвечает теплотам образования, могут не реализовываться на практике: