5. Основные термодинамические процессы.
Основными процессами в термодинамике являются:
изохорный, протекающий при постоянном объеме;
изобарный, протекающий при постоянном давлении;
изотермический, происходящий при постоянной температуре;
адиабатный, при котором теплообмен с окружающей средой отсутствует;
политропный, удовлетворяющий уравнению pvn= const.
Изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы являются частными случаями политропного процесса.
6. Калориметрические измерения.
Основной методикой экспериментальной термохимии является калориметрия. Данный метод позволяет проводить измерение теплоемкостей систем различного состава, тепловых эффектов химических реакций и физико-химических процессов, устанавливать зависимости тепловых эффектов от параметров состояния. Знание теплоемкости в пределах от 0 до T К и тепловых эффектов дает возможность производить все расчеты, относящиеся к равновесиям в технологических процессах. В основе калориметрических измерений лежат законы Гесса и Кирхгофа. Для указанных измерений используют специальные приборы калориметры (калориметрические установки), в которых очень точно фиксируют изменение температуры (ΔТ) исследуемого процесса в определенном интервале времени. Важнейшими частями калориметра являются калориметрическая система и защитная оболочка. Последняя уменьшает тепловое взаимодействие прибора с окружающей средой. Калориметрической системой называют совокупность тех частей калориметра, между которыми происходит перераспределение теплоты, подлежащей измерению. Чаще всего калориметрическая система включает: калориметрический стакан, калориметрическую жидкость (например, вода или раствор соли), мешалку, термометр и другие приборы, помещенные в калориметрическую жидкость. Наиболее распространенными и простыми в обращении являются следующие калориметры: а) адиабатические, в которых температуру оболочки изменяют так, чтобы она в любой момент времени совпадала с температурой калориметрического сосуда, что исключает теплообмен с окружающей средой; б) изотермические, в которых оболочка обладает относительно большой удельной теплоемкостью и поэтому сохраняет почти постоянную температуру на протяжении всего опыта.
Изменение температуры в калориметрической установке фиксируется с помощью специальных термометров. Можно использовать термометр Бекмана, который позволяет измерять разность температур в диапазоне 5–6 градусов с точностью до 0,002 градуса. Для того чтобы измерять разность температур в широком интервале (от –30 до 100 С) данный термометр, наряду с традиционным нижним резервуаром для ртути, имеет верхний запасной резервуар, позволяющий перекачивать ртуть из одного в другой, и тем самым увеличивать или уменьшать количество ртути в нижнем резервуаре. Настройку термометра на нужный диапазон температур проводит инженер (лаборант), обслуживающий занятия. Изменение энтальпии процесса (ΔH°), изучаемого калориметрически в изобарных условиях, рассчитывают по формуле:
Где Ск – теплоемкость калориметрической системы; Дж/(моль·К), ΔТ– изменение температуры (°С) калориметрической системы в результате процесса. Следовательно, калориметрический опыт сводится к измерению двух величин: изменению температуры и теплоемкости системы.