Лабораторная работа №3.
ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ.
Работу выполнил__________________ Работу принял_________________
Дата выполнения__________________ Отметка о зачете_______________
Основные понятия.
Наука об условиях протекания процессов, сопровождающихся изменением энергии, называется термодинамикой.
Термодинамическая система - совокупность изучаемых объектов ( веществ, тел ), отделенных от окружающей среды физической или мысленной границей.
Система, которая не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией, называется изолированной.
Состояние системы характеризуется совокупностью физических величин - термодинамических параметров: температурой ( Т ), давлением ( p ), объемом ( V ), концентрациями веществ ( С ) и др., а также функциями состояния - величинами, зависящими от параметров системы. К функциям состояния относятся: внутренняя энергия ( U ), энтальпия ( H ), энтропия ( S ), энергия Гиббса ( G ).
Параметры и функции состояния системы характеризуют свойства системы и не зависят от способа достижения данного состояния, т.е. их значения определяются только начальным и конечным состояниями системы и не зависят от пути перехода из начального состояния в конечное.
Любое изменение состояния системы ( т.е. изменение хотя бы одного параметра ) называется термодинамическим процессом.
В зависимости от поддерживаемых постоянных параметров различают процессы: изотермические ( T = const ), изобарные ( p = const ), изохорные ( V = const ), адиабатические ( Q = 0). В зависимости от направления передачи теплоты процессы квалифицируют как экзотермические ( выделение теплоты ) и эндотермические ( поглощение теплоты ).
Первое начало термодинамики.
Любая система обладает запасом внутренней энергии ( U ), которая складывается из потенциальных и кинетических энергий всех частиц, составляющих данную систему.
Первое начало термодинамики:
изменение внутренней энергии системы ( U = Uкон Uисх ) происходит за счет теплоты, полученной системой ( Q ), и работы ( W ), совершенной над ней :
U = Q + W ( 1 )
Внутренняя энергия зависит только от параметров системы и является функцией ее состояния, теплота и работа в общем случае зависят от пути протекания процесса и не являются функциями состояния системы.
Положительному значению теплоты соответствует теплота, полученная системой, т.е. для эндотермического процесса Q 0, для экзотермического процесса Q 0.
Химические реакции в большинстве случаев сопровождаются только механической работой расширения системы Wмех = p V. Положительному значению механической работы ( Wмех 0 ) отвечает работа системы над окружающей средой ( работа расширения, V 0 ). Если работа производится над системой ( работа сжатия, V 0 ), то Wмех 0.
Учитывая это, для систем, в которых возможна только работа расширения, выражение первого начала термодинамики принимает вид:
U = Q p V ( 2 )
Для изолированной системы: Q = 0, W = 0, следовательно U = 0, таким образом внутренняя энергия изолированной системы постоянна.