Тема 1.2 Основы химической термодинамики

1.2.1 Первый закон термодинамики

Студент должен:

иметь представление о:

• формуле Майера, коэффициенте Пуассона, теплоемкости газовой смеси;

• расчетных формулах термодинамических процессов: изохорного, изобарного, изотермического, адиабатного и политропного;

• расчете теплового эффекта реакции в зависимости от температуры.

Знать:

• основные термодинамические понятия и определения;

• значение термодинамики в химико-технологических процессах;

• первый закон термодинамики и связь с законом сохранения и превра­щения энергии;

• характеристику теплоемкости, способы выражения теплоемкостей, их взаимосвязь;

• зависимость теплоемкости вещества от различных факторов;

• физический смысл энтальпии;

• закон Гесса и следствия из него;

• устройства термометра Бекмана.

Уметь:

• определять виды термодинамических систем;

• рассчитывать теплоемкости веществ;

• отличать экзотермические реакции от эндотермических;

• составлять термохимические уравнения;

• вычислять тепловые эффекты реакций.

• составлять алгоритмы определения основных термодинамических параметров (V, Р, t ).

Предмет термодинамики, ее основные понятия и определения. Химическая термодинамика и ее роль в изучении химических процессов. Закон сохранения энергии и первый закон термодинамики, его содержание, формули­ровки, аналитическое выражение. Энтальпия.

Теплоемкость: ее общая характеристика. Виды теплоемкости, их взаи­мосвязь, зависимость от различных факторов.

Теплоемкость газов. Формула Мейера. Коэффициент Пуассона. Теплоем­кость как аддитивная величина.

Работа расширения в термодинамических процессах. Связь работы расширения и первого закона термодинамики. Понятие о политропном про­цессе. Термохимия. Тепловой эффект химической реакции. Термохимические уравнения.

Основной закон термохимии - закон Гесса. Теплоты образования (раз­ложения), сгорания. Следствия закона Гесса, их практическое применение.

Теплота растворения. Теплота нейтрализации.

Методические указания

При изучении данной темы необходимо уяснить понятие теплоемкости и взаимосвязь между изобарной и изохорной теплоемкостью газов.

Обратить внимание на закон Гесса и применение его для расчета тепловых эффектов различных реакций. Рассмотреть приложение первого закона термодинамики к химическим процессам.

Уяснить уравнение, связывающее Q_p и Q_v, вычислять теплоты образования неорганических веществ и теплоты сгорания органических веществ по формуле Д.П. Коновалова и с использованием справочной литературы.

Лабораторная работа 2

Практическое занятие 2

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется теплоемкостью вещества?

2. Теплоемкость газов. Взаимосвязь между С_v и С _р.

3. Что называется внутренней энергией? От чего она зависит?

4. Что называется тепловым эффектом реакции?

5. Вывести взаимосвязь между изобарным и изохорным тепловым эффек­том.

6. Закон Гесса. Следствия из закона Гесса.

7. Что называется теплотой образования?

8. Как рассчитывается тепловой эффект неорганических реакций?

9. Что называется теплотой сгорания?

10. Как рассчитывается тепловой эффект органических реакций?

11. Как рассчитывается теплота образования органических веществ?

Литература: [1], с.43-81; [2], с.71-98; [3], с.43-61; [4], с.27-54