1.2.3 Розрахунок теплоємності в результаті перебігу хімічного процесу за стандартних умов

Якщо в хімічній системі перебігає хімічний процес (1.1), то зміна теплоємності в результаті реакції визначається рівнянням:

чи

(1.17)

де та – стандартні ізобарні теплоємності вихідних речовин; а та – стандартні ізобарні теплоємності продуктів реакції.

Таким чином, зміна теплоємності в результаті протікання хімічної реакції дорівнює сумі теплоємностей продуктів реакції мінус сума теплоємності вихідних речовин з урахуванням стехіометричних коефіцієнтів.

> 0; < 0; = 0.

Приклад 9. Розрахувати за с.у. зміну теплоємності в результаті перебігу хімічного процесу MnO_2(кр.) + C_{(графит)} → 2CO_(г.) + Mn_(α).

Розв’язок. Згідно з рівнянням (1.17) запишемо:

Для цього виписуємо дані з довідника, таблиця 1.2.

Таблиця 1.2 – Стандартні теплоємності вихідних речовин та продуктів реакції.

Речовина	MnO2(кр.)	C(графіт)	CO(г.)	Mn(α)
	54,02	8,54	29,14	26,28

Отже, .

1.2.4 Розрахунок теплового ефекту хімічної процесу при будь-якій температурі

Залежність теплового ефекту хімічного процесу від температури ілюструє закон Кірхгофа.

,

(1.18)

де – температурний коефіцієнт теплового ефекту.

Температурний коефіцієнт теплового ефекту процесу дорівнює зміні теплоємності системи в наслідок цього процесу.

Аналіз рівняння Кірхгофа

Якщо > 0, то зі зростанням температури:

тепловий ефект ендотермічного процесу ( > 0) – збільшується;

тепловий ефект екзотермічного процесу ( < 0) – зменшується.

Зменшення температури чинить протилежну дію.

Якщо < 0, то зі зростанням температури:

тепловий ефект ендотермічного процесу ( > 0) – зменшується;

тепловий ефект екзотермічного процесу ( < 0) – збільшується.

Зменшення температури чинить протилежну дію.

Якщо = 0, то

тепловий ефект реакції не залежить від температури.

Якщо відомий тепловий ефект реакції за с.у. ΔН⁰₂₉₈, то за законом Кірхгофа можна розрахувати його для іншої температури:

.

(1.19)

При наближених розрахунках:

1. за умови, що = 0, тоді або

= ;

(1.20)

2) В невеликому інтервалі температур можна припустити, що = const:

;

(1.21)

3) При точних розрахунках потрібно враховувати температурну залежність від температури:

.

(1.22)

Приклад 10. Розрахувати тепловий ефект хімічного процесу MnO_2(кр.) + C_{(графит)} → 2CO_(г.) + Mn_(α) за умов, що ΔС_р = const при температурі 500 К.

Розв’язок. З попередніх прикладів виписуємо, що , а . Користуючись рівнянням (1.21), запишемо:

Звідси випливає, що тепловий ефект даного хімічного процесу збільшується з підвищенням температури.

1.2.5 Залежність теплоти фазових переходів від температури

Молярна теплота фазового переходу – це кількість теплоти, яка необхідна для переходу одного моля речовини з агрегатного стану, стійкого при низькій температурі, в агрегатний стан, стабільний при вищій температурі.

.

(1.23)

Приклад 11. Визначити молярну теплоту фазового переходу при плавленні олова при Т= 505 К.

Розв’язок. Процес плавлення можна представити наступним чином: .

При наближених розрахунках:

З довідника виписуємо, що , а . Звідси .

При точному розрахунку необхідно користуватися рівнянням Кірхгофа:

або , якщо Т₁ = 298 К

.

(1.24)

Слід зауважити, що > 0, якщо здійснюється перехід із фази стійкої при низькій температурі, у фазу, стійку при вищій температурі (плавлення, випаровування, сублімація).