1.1.5 Залежність теплового ефекту процесу від температури

Ця залежність визначається теплоємністю речовини. Кількість теплоти, потрібна для нагрівання тіла від температури Т₁ до Т₂, обчислюється за рівнянням:

, де С – істинна теплоємність тіла.

Істинною теплоємністю тіла називають теплоємність, що відповідає нескінченно малій зміні температури:

Якщо склад системи сталий і не відбуваються фазові перетворення, то за рівнянням: визначають середню теплоємність.

Середня та істинна теплоємності зв’язані рівнянням:

.

Теплоємність, віднесена до 1г речовини, називається питомою, до 1 моля – мольною. Теплоємність не є функцією стану і залежить від тиску, температури та об’єму. В залежності від умов розрізняють ізохорну (Cv) та ізобарну (Ср) теплоємність.

У загальному вигляді залежність теплоємності від температури можна записати: Срº=а+вТ+ćТ² або Срº=а+вТ+сТ²+dT³,

де − a,в,с,ć,d коефіцієнти, що визначаються емпірично чи на базі молекулярно – статистичних розрахунків. Дані коефіцієнти наводяться в довідниках.

Залежність ентальпії від температури в інтегральному вигляді матиме вигляд:

.

Можливість визначення теплового ефекту при заданій температурі чисто розрахунковим шляхом (використовуючи значення його при других температурах) має велике практичне значення. Безпосереднє вимірювання теплоти реакції при температурах, які відрізняються від стандартної, має значно більші труднощі, ніж виміри певних теплоємностей.

Контрольні питання

1. Що таке термодинамічна система? Наведіть приклади.

2. Які термодинамічні системи називаються ізольованими, закритими та відкритими? Навести приклади.

3. Що таке параметр термодинамічної системи? Назвати компоненти термодинамічної системи.

4. Які термодинамічні параметри називають інтенсивними? Навести приклади. Які термодинамічні параметри називають екстенсивними? Навести приклади.

5. Що таке термодинамічний процес? Який термодинамічний процес називають: а) ізотермічним, б) ізобарним, в) ізохорним, г) ізобарно-ізотермічним, д) ізохорно-ізотермічним?

6. Що таке термодинамічна функція стану? В яких одиницях її виміряють?

7. Що таке внутрішня енергія термодинамічної системи? Чи являється внутрішня енергія функцією стану термодинамічної системи? Чи можливо визначити абсолютне значення внутрішньої енергії системи?

8. Що таке тепловий ефект процесу? В яких одиницях його вимірюють?

9. Що таке ентальпія термодинамічної системи? Чи являється ентальпія функцією стану термодинамічної системи? Чи можливо визначити абсолютне значення ентальпії термодинамічної системи?

10. Який зв’язок існує між ентальпією та внутрішньою енергією термодинамічної системи? Записати формулу, що відображає цей зв’язок.

11. Тепловими ефектами яких процесів являються ΔU та ΔН?

12. Який процес називають екзотермічним? Як змінюється внутрішня енергія та ентальпія при екзотермічному процесі? Які значення (позитивні чи негативні) мають ΔU та ΔН при екзотермічному процесі?

13. Який процес називають ендотермічним? Як змінюється внутрішня енергія та ентальпія при ендотермічному процесі? Які значення (позитивні чи негативні) мають ΔU та ΔН при ендотермічному процесі?

14. Для якої з двох реакцій: а) 3H₂(г) + N₂ → 2NH₃(г)

б) H₂(г) + Cl₂(г) → 2HCl(г)

значення ΔU та ΔН будуть однаковими?

15. Яку з двох величин – ΔU чи ΔН – частіше використовують при вивченні хімічних реакцій? Чому?

16. Сформулювати перший закон термодинаміки, дати математичний запис цього закону.

17. Сформулювати закон Гесса.

18. Сформулювати наслідки з закону Гесса. Дати їх математичні записи.

19. Що таке теплота утворення? В яких одиницях її вимірюють? Теплота якої з речовин – кисню чи озону – умовно приймають за нуль? Що таке стандартна теплота утворення?