chemistry / chemistry1 / ХимиЯ / 118-119

другую. Его справедливость доказана многовековым опытом чело­вечества.

Итак, любая система характеризуется внутренней энергией, ме­рами измерения которой служат теплота и работа. Приращение внутренней энергии системы в любом процессе равно сумме тепло­ты, подведенной к системе, и работы, которую совершают внешние силы над системой.

Энтальпия системы и ее изменение. Работу W можно разделить на два слагаемых: работу расширения pAV(p = const) и другие виды работ W, кроме работы расширения:

W= W + pAV,

где р — внешнее давление; AV— изменение объема (AV= V₂ — V\); Vi — объем продуктов реакции; V\ — объем исходных веществ. Со­ответственно уравнение (5.1) при постоянном давлении запишется в виде:

Q_p = AU + W +pAV.

Если на систему не действуют никакие другие силы, кроме по­стоянного давления, т.е. при протекании химического процесса единственным видом работы является работа расширения, то

В этом случае уравнение (5.1) запишется:

(5.2)

Q_p = AU+pAV.

■pVJ-W + pVJ. (5.3)

Подставив Д£/= Hi— U\, получим: Q,= U₂-U_x+pV₂-pV, = (V Характеристическая функция

U+pV=H (5.4)

называется энтальпией системы. Это одна из термодина­мических функций, характеризующая систему, находящуюся при постоянном давлении. Подставив уравнение (5.4) в (5.3), получим:

Q_p = Я₂ - Я, = ДЯ. (5.5)

Как следует из уравнения (5.5), в случае изобарического про­цесса (р = const), теплота, подведенная к системе, равна измене­нию энтальпии системы. Как и другие характеристические функ­ции, энтальпия зависит от количества вещества, поэтому ее изме­нение (АН), обычно относят к 1 моль и выражают в кДж/моль. 118

Таким образом, изменение энергии системы при изобарических процессах характеризуют через энтальпии этих процессов АН.

Тепловой эффект химических реакций. Изменение энергии систе­мы при протекании в ней химической реакции при условии, что систе­ма не совершает никакой другой работы, кроме работы расширения, называется тепловым эффектом химической реакции. Как было ра­нее показано [см. уравнение (5.5)], при постоянном давлении (изо­барических условиях) тепловой эффект реакции равен изменению энтальпии системы АН.

Если система находится в изохорических условиях (V — const, AV= 0), то из уравнения (5.2) следует:

(5.6)

Q_r = AU,

т.е. в этом случае тепловой эффект химической реакции равен из­менению внутренней энергии системы.

Поскольку в большинстве случаев химические реакции проте­кают при постоянном давлении, то в дальнейшем, кроме особо оговоренных исключений, будут рассмотрены изобарические усло­вия. Тепловой эффект реакции будем называть также изменением энтальпии реакции и обозначать АН. Если исходные вещества и продукты реакции находятся в стандартном состоянии (табл. 5.1), то тепловой эффект реакции называется стандартным те­пловым эффектом реакции и обозначается АН⁰.

Таблица 5.1. Условия стандартного состояния веществ

Состояние вещества	Стандартное состояние вещества
Простое твердое вещество	Кристаллическое твердое вещество
Простое жидкое вещество	Чистая жидкость
Газообразное	Парциальное давление 100 кПа (1 бар) или относительное давление* I
Растворенное	Концентрация 1 моль/л

* В данном случае под относительным давлением р понимается отношение давления, выра-. Женное в килопаскалях (кПа) к 100 кПа, т е. р = /г/100 = 0,0\р

** Для идеального раствора, а для реального раствора — активность 1 моль/л (см. гл. 8).

^г. Условия стандартного состояния справедливы для любой тем­пературы. Если в результате реакции теплота выделяется, т.е. эн-'тальпия системы понижается (АН < 0), то реакция называется э к -„*М) термической. Реакция, протекающая с поглощением теп-роты, т.е. с повышением энтальпии системы (А#>0), называется Йндотетмической.

$ ' ■ П9