1. Изотермический процесс.

В идеальном газе отсутствует притяжение между молекулами и его внутренняя энергия является функцией только температуры. Уравнение первого закона примет вид: Q=W=p∆V

Теплота, сообщенная системе, полностью расходуется на совершение работы расширения.

2. Изохорный процесс.

При переходе от исходных веществ к продуктам при V = const (∆V=0), следовательно работа расширения системы равна нулю (W=0), отсутствии других видов работ и сохранении в системе температуры Т (температура исходных веществ и продуктов реакции одинакова, но может меняться в течение перехода) из уравнения 1-го закона следует U_v = Q_v, где индекс «v» означает постоянство объёма. При указанных условиях теплота реакции Q_v является мерой изменения внутренней энергии системы и поэтому не зависит от пути перехода (химического пути).

3. Изобарный процесс.

При переходе от исходных веществ к продуктам при Р = const, отсутствии других видов работ, кроме работы расширения, и сохранении в системе температуры

Q=∆U+∆(pV)= ∆(U+pV)= ∆H.

Поскольку pV и U характеризуют состояние системы, то их сумма также является функцией состояния, называемой энтальпией. В этом процессе теплота расходуется на изменение внутренней энергии системы и на совершение работы против сил внешнего давления. Так как при экзотермической реакции энтальпия убывает, а при эндотермической возрастает, то теплота химической реакции Q_р и Н_р имеют разные знаки: Q_p = –Н_р

3.1.2. Термохимические расчеты

Теплота химической реакции складывается из изменений энергии связей атомов в молекулах (основная составляющая), изменения энергии межмолекулярного взаимодействия и изменения кинетической энергии движения молекул. Так как Н функция состояния, то для перехода из состояния 1 в состояние 2 можно записать:

, (3.3)

где – стехиометрический коэффициент, принимающий положительные значения, если он относится к продукту химической реакции, отрицательные значения, если он относится к исходному веществу химической реакции.

Энергии и энтальпии реагентов можно отсчитывать от любого уровня, но он должен быть одинаков для исходных веществ и продуктов. Так как количество атомов в исходных веществах и продуктах одинаково, то все произвольные постоянные, связанные с выбором нуля отсчёта, выпадают из конечного результата. Существует договорённость выбирать для каждого элемента в качестве исходного состояния, энергия которого условно принимается за ноль, состояние простого вещества, наиболее распространённого и устойчивого при Т = 298 К и р = 1 атм. Например, Н_2(Г), О_2(Г), С_(Гр) , Аr_(Г) и т. д. В таком случае для теплоты химической реакции при стандартных условиях (р = 1 атм, Т = 298 К) можно записать:

(3.4)

Индекс «0» означает «при р = 100 кПа», и – изменение энтальпии для реакций образования отдельных реагентов из простых веществ в стандартных условиях. Они даются в справочниках и могут быть положительными и отрицательными. Стандартные теплоты образования простых веществ (и иона водорода Н⁺) принимаются равными нулю. Размерность величины Н⁰ кДж/моль. Любое сложное вещество гипотетически или реально можно получить из простых веществ.

Стандартной энтальпией образования вещества называется изменение энтальпии реакции образования одного моля данного вещества из простых веществ.