Направление процесса энергетика и направление процесса

I закон термодинамики

Внутренняя энергия системы - сумма кинетической и потенциальной энергий всех частей системы называется внутренней энергией системы.

Абсолютное значение внутренней энергии системы (U) экспериментально определить мы не можем, но можно измерить изменения дельта)U = U кон – U нач = U2-U1.

Внутренняя энергия системы является функцией состояния системы. Это означает, что как только система приходит в данное состояние значение такой функции принимает совершенно определенное, присущее этому состоянию значение.

Следовательно, изменения функции состояния системы не зависит от пути и способа перехода изначального состояния в конечное и равняется разности значений функции в этих двух состояниях.

Если система теряет энергию, то ее внутренняя энергия уменьшается, и U меньше нуля. Если приобретает энергию, то U больше нуля.

Передача энергии может происходить либо в виде работа (А), либо в виде теплоты (Q)

Первый закон термодинамики: Q= U+А

Это математическая запись закона превращения и сохранения энергии.

Закон Гесса

Тепловым эффектом реакции называется тепло, выделившееся или поглотившееся в результате протекания процесса и, что очень важно, измеренное при условии равенства температур, исходных веществ и продуктов реакции.

Гесс установил, что, если из заданных исходных веществ можно получить заданные продукты реакции разными путями, то суммарный тепловой эффект процесса на любом пути остается неизменным.

Покажем, что тепловой эффект процесса действительно является функцией состояния системы

Q=A+ U

Для химических систем

A=PδV,

где P – давление, а V – объем газа.

1. V=const =PδV+δU=P(

=δ

2. P=const

=(P2-PV2-PV1)+(U2-U1)=(U2+PV2)-(U1+PV1)=H2-H1=δ

энтальпия

Если система теряет энергию, то такой процесс называется экзотермическим, и для него δ меньше нуля. Если система приобретает энергию, то такой процесс называется эндотермическим.

Закон Гесса позволяет косвенным путем определить тепловые эффекты реакций, для которых трудно или невозможно измерить их опытным путем.

Например, невозможно измерить тепловой эффект реакции горения углерода с образованием CO.

1. 2C+ =2CO; δ =?

Дело в том, что при горении углерода всегда образуется два оксида CO и C . Но горение углерода с образованием CO можно представить как полное его окисление до C , а затем разложение C на CO и по реакции обратной третьей.

2. (+2) C+ =C ; δ ,

3. CO+1/2 =С ; δ

2С+2 +2C =2C +2CO+2*1/2

2C+ ,

δ =2 δ -2 δ

Закон Гесса позволяет оперировать химическими уравнениями как алгебраическими. Их можно складывать, вычитать и умножать на соответствующие коэффициенты.

Химические уравнения с указанием теплового эффекта процесса называются термохимическими уравнениями.

Закон Гесса также позволяет систематизировать вычисления тепловых эффектов практически любых процессов.

Для этого каждую реакцию разлагают на стадии по числу веществ, участвующих в реакции. Предполагают, что сначала исходные вещества разлагаются на простые, а затем из этих простых веществ образуются продукты реакции. Поэтому, тепловые эффекты реакций образования одного моля соединения из простых веществ были изучены и сведены в термохимические таблицы. При чем эти тепловые эффекты измерены для реакций, в которых участвуют вещества в наиболее устойчивом для стандартных условий состоянии.

Т=25 градусов по Цельсию = 298 Кельвин

Р=1 атмосфера;

Для углерода – это графит, для газов, кроме инертных, - 2-ухатомные молекулы;

Для металлов, кроме ртути – твердые атомы.

Для того, чтобы подчеркнуть, что тепловые эффекты относятся к стандартным состояниям, их обозначения снабжают индексами: δ

12 декабря 2013 года