14) Внутренняя энергия системы. Тепловой эффект реакции. 1 закон термодинамики.

Химические процессы, сопровождаемые качественными изменениями, показывают что исчезают одни вещества и образуются другие. Происходящая при этом перестройка электронных структур атомов, молекул, сопровождается энергетическим эффектом, т. е. выделением или поглощением энергии.

Внутренняя энергия системы- полная энергия системы, которая складывается из энергии движения полекул, ядер и электронов в атомах и молекулах, а также из энергий межмолекулярного взаимодействия. Запас внутренней энергии зависит от природы вещества, массы тела и параметров состояния системы. При химических реакциях должна выделяться или поглощаться энергия. В химических процессах под такой энергией понимается выделение или поглощение теплоты. Эта теплота называется тепловым эффектом реакции. Тепловой эффект зависит от условий протекания реакции.

Рассмотрим систему, состоящую из цилиндра, в котором находится поршень(поршень поднимаем, увеличивается объем газа).

Поглощенная теплота расходуется на изменение внутренней энергии и на завершение работы против внешних сил, т. е. работа расширения газа.

Первый закон термодинамики :Теплота, подводимая к системе расходуется на изменение внутренней энергии и совершение работы данной системы.l

Для химической реакции под работой внешних сил подразумевается работа против внешнего давления

15) Виды термодинамических процессов. Определение теплового эффекта при р=соnst и v=const. Понятия экзо- и эндо-эффектов.

Изохорный процесс Qv=∆U

Изобарный процесс Qp=∆U+p∆V=(U2+pV2)-(U1+pV1)=H2-H1

H2 и H1 – энтальпия, т. е. теплосодержание системы.

Реакции, сопровождаемые выделением теплоты называются экзотермическими. При таких реакциях и +Q

Реакции, сопровождаемые поглощением теплоты из вне, называются эндотермическими и –Q

16) Закон Гесса. Примеры.

Химические реакции с указанием тепловых эффектов реакции называются термохимическими. Для расчетов тепловых эффектов был предложензакон Гесса: тепловой эффект реакции не зависит от пути ее протекания, а зависит только от начального и конечного состояния системы.

Закон Гесса: тепловой эффект реакции равна сумме теплот образования конечных продуктов за вычетом суммы теплот образования исходных продуктов.

∆Hхим.р .=∑∆Hкон.пр.-∑∆Hисх.пр.

∆H<0 => процесс экзотермический, т.е. происходит выделение тепла.

∆H>0 => процесс эндотермический, т.е. происходит поглощение тепла.

Дано:

a)C6H1206(k)=2C2H5OH(ж)+2CO2(г)

b)C6H12O6(k)+6O2=6CO2+6H2O(ж)

Найти:

1)Вычислите H0 для протекания реакции?

2)Какая из этих реакций поставляет организму больше энергии?

Решение:

1)a)∆Hхим..=∑2*∆H(С2Р5OH) +2*∆H(CO2)- .∑∆H(C6H12O6)=435.88-787-

-15.64=- 366.76 кДж/моль

b) ∆Hхим. =∑ 6*∆H(CO2)+ 6*∆H(H2O) -∑6*∆H(O2)-∆H(C6H12O6)=-2361-1715.1-0+15.64=-4060.46 кДж/моль

в обоих случаях ∆Н<0 =>процесс экзотермический, выделение теплоты

2)чем ниже энтальпия (∆Hхим), тем больше выделяется теплоты=> в реакции b выделение теплоты больше чем в a.