Изохорный процесс
.
Изменение температуры и давления определяется по закону Гей-Люссака
,
.
-
внешняя работа.
.
,
,
-
молекулярная теплоемкость при постоянном
объеме.
,
- для идеального газа при изохорном
процессе.
Изобарный процесс
,
,
,
,
-
энергосодержание системы в конечном
состоянии;
-
энергосодержание системы в начальном
состоянии.
- энтальпия системы.
Энтальпия системы – энергия, поглощенная системой при , расходуется на приращение энтальпии. Таким образом, энтальпия равна энергии необходимой для приведения системы в данное состояние.
Для реальных веществ, которые могут менять свои агрегатные состояния и испытывать полимерные превращения в твердом состоянии. Разность энтальпий, отсчитанная от абсолютного нуля, должна включать все теплоты или разности энтальпий превращений, а также учитывать изменяющиеся уравнение теплоемкостей, которые зависят от строения и свойств вещества.
Энтальпия реалтьного вещества, имеющего одно фазовое превращение в твердом состоянии ( )
(1)
-
энтальпия Моля вещества при
;
,
,
- энтальпия переходов из одного состояния
в другое или скрытые теплоты превращений.
В этом случае поглощение энергии не сопровождается изменением температуры.
,
,
,
- молекулярные теплоемкости вещества
в зависимости от фазового состояния.
Теплоемкость – основное энергетическое свойство вещества, зависящее от его строения и являющееся функцией от температуры
.
Теплоемкость может определяться экспериментально – квалиметрическим способом и теоретически, исходя из электронных частиц и всего вещества в целом.
Поглощение энергии газообразным веществом происходит из-за возрастания энергии поступательного движения сложных молекул, колебательного и вращающегося движения молекул, содержащих два и более атомов в своей структуре, энергия возбуждения и т.д.
,
- универсальная газовая постоянная;
-
теплоемкость поступательного движения
молекул;
-
теплоемкость вращательного движения
по Максвеллу;
-
теплоемкость колебательного движения
внутри молекул;
-
часть теплоемкости, идущей на возбуждение
электронов;
-
часть теплоемкости, идущей на возбуждение
ядра.
.
.
Стандартные условия. Термохимические расчеты
,
Стандартная разность энтальпий:
,
-
энтальпия при стандартных условиях,
вычисленная по уравнению (1);
-
энтальпия при
;
.
Стандартная разность энтальпий простых веществ в состоянии устойчивом при стандартных условиях, принимают равным нулю.
;
.
2)
Стандартные разности энтальпий сложных
веществ равны обратному по закону
тепловому эффекту реакций
,
образование их из простых в состояниях,
устойчивых при стандартных условиях.
Например:
;
.
Стандартные разности энтальпий химических реакций рассчитывают следующим образом.
Стандартные разности энтальпий начальных продуктов учитывают со знаком «-», а конечных продуктов реакции со знаком «+».
Пример.
,
,
,
,
.
Если необходимо вычислить разность энтальпий какой-нибудь химической реакции, при условиях, отличных от стандартных, то тогда учитывают зависимость разности энтальпий от температуры.
Для газообразных веществ
,
-
сумма коэффициентов реагирующих веществ,
причем начальные берутся со знаком «-»,
конечные со знаком «+»;
-
теплоемкость данного вещества в
зависимости от температуры.
Пример.
Реакция горения водорода
,
.
Для жидких и твердых веществ (не при стандартных условиях)
,
-
фазовых превращений.
Пример.
Определить
реакций образования водяного пара при
температуре 1000 и 20000К.
.
Газ |
Н2 |
О2 |
Н2О |
а |
27,28 |
31,46 |
30,0 |
|
3,26 |
3,39 |
10,71 |
|
0,502 |
-3,77 |
0,33 |
,
;
;
,
.
Записываем уравнение теплоемкостей
,
,
,
,
,
,
,
,
,
Пример (стандартные условия).
,
,
,
,
.
Пример (стандартные условия).
,
,
,
,
,
.