Стандартные теплоты образования простых веществ равны нулю!

В отличие от теплот сгорания, которые всегда экзотермичны, теплоты образования могут принимать любой знак.

Первые два следствия закона Гесса доказываются с помощью построения цикла Гесса.

Цикл Гесса – набор химических реакций с одним и тем же начальным и конечным состоянием системы, но включающий в себя различные процессы:

(1)

(2)

(3)

Существует 2 способа реализации закона Гесса:

1) графический:

2) Алгебраический: В данном случае химические уравнения выступают в роли математических, с которыми можно производить элементарные математические операции:

1)

2)

3)

(1)+(2)=(3)

/ / / /

Закон Гесса применяется не только для расчетов химических процессов. С точки зрения термодинамики, любой процесс можно рассматривать как химическую реакцию и вычислить её тепловой эффект по теплотам образования исходных и конечных веществ. Наибольшее распространение это получило при расчете теплот растворения и разбавления.

Теплота образования любого раствора – теплота, растворения, то есть изменение энтальпии при переходе твердого или газообразного вещества в жидкое состояние.

Теплоты растворения.

1) Интегральные, которые определяются опытным путем ( , Q) – это тепловой эффект процесса взаимодействия 1 моль или 1 грамм вещества с определенным количеством растворителя.

2) Дифференциальные – это тепловой эффект взаимодействия 1 моль или 1 грамм вещества с бесконечно большим количеством раствора определенной концентрации.

Дифференциальные теплоты получают только расчетным путем.

Зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры.

Большинство тепловых эффектов зависят от температуры. Для описания подобной зависимости было введено понятие теплоемкости.

Теплоемкость – количество теплоты (тепла), которое необходимо сообщить системе (телу) для того, чтобы изменить его температуру на или К.

Виды теплоемкости:

1. Средняя. Она относится к интервалу температур и рассчитывается по формуле .

Очевидно, что данная теплоемкость не зависит от температуры в данном интервале, однако, при изменении интервала будет меняться и значение теплоемкости.

2. Истинная теплоемкость.

Если интервал стремиться к нулю, ( ) можно говорить об истинной теплоемкости. Данная теплоемкость будет зависеть от температуры. Существует связь между средней и истинной теплоемкостью:

Зависимость истинной теплоемкости от температуры описывается с помощью эмпирических формул, которые называются температурными рядами теплоемкости. Эти формулы находят для теплоемкости при постоянном давлении.

Для органических соединений

Для неорганических соединений

В общем виде, когда система может содержать как органические, так и неорганические соединения, теплоемкость находится по формуле:

Коэффициенты a, b, c, - простые числа.

При сверхнизких температурах - закон температурных кубов Дебая!

Для расчета изохорных теплоемкостей была выведена функция Майера:

Cp=Cv+R

В то же время, теплоемкость идеальных газов не зависит от температуры. Данный постулат был выдвинут Эйнштейном, который разработал квантовую теорию теплоемкости и говорил, что всю теплоемкость можно разделить на теплоемкости по отдельным видам движения:

,

. и от температуры будет зависеть только колебательная часть теплоемкости, которой одноатомные газы не обладают!

Теплоемкость обладает свойством аддитивности, или складываться. То есть теплоемкость всего тела будет складываться из теплоемкостей отдельных его частей с учетом веса или количества вещества.

С точки зрения математики и химии часто приходится относить теплоемкость не ко всему телу, а к 1 моль или 1 грамму вещества. Если теплоемкость относится к 1 моль вещества, говорят о молярной теплоемкости.

Если теплоемкость относится к 1 грамму вещества, говорят об удельной теплоемкости.

Пример аддитивности теплоемкости: Молярная теплоемкость 1 моля воздуха будет составлять из: