10. Первое начало термодинамики и его математическое выражение. Значение первого начала термодинамики. Термохимия.

Первый закон термодинамики является законом сохранения энергии применительно к процессам, которые сопровождаются совершением работы, выделением или поглощением теплоты.

Существуют следующие формулировки первого закона термо­динамики.

1. Разные формы энергии переходят друг в друга в строго экви­валентных количествах.

2. В любой изолированной системе общий запас энергии сохра­няется постоянным.

3. Вечный двигатель первого рода невозможен, т.е. невозможно создать механизм, который совершал бы работу, не затрачивая на это соответствующего количества энергии.

4. В условиях постоянства кинетической и потенциальной энер­гий теплота Q, поглощенная системой, расходуется на увеличе­ние ее внутренней энергии U и совершение системой работы W:

Q=ΔU+W

Уравнение справедливо для любой системы, для ана­лиза любого физического или химического процесса и любого агрегатного состояния вещества.

Термохи́мия — раздел химической термодинамики, в задачу которой входит определение и изучение тепловых эффектов реакций, а также установление их взаимосвязей с различными физико-химическими параметрами. Ещё одной из задач термохимии является измерение теплоёмкостей веществ и установление их теплот фазовых переходов.

Термохимические уравнения реакций - это уравнения, в которых около символов химических соединений указываются агрегатные состояния этих соединений или кристаллографическая модификация и в правой части уравнения указываются численные значения тепловых эффектов.

В термохимических уравнениях необходимо указывать агрегатные состояния веществ с помощью буквенных индексов, а тепловой эффект реакции (ΔН) записывать отдельно, через запятую. Например, термохимическое уравнение

4NH₃(г) + 3O₂(г) → 2N₂(г) + 6H₂O(ж), ΔН=-1531 кДж

показывает, что данная химическая реакция сопровождается выделением 1531 кДж теплоты, при давлении 101 кПа, и относится к тому числу молей каждого из веществ, которое соответствует стехиометрическому коэффициенту в уравнении реакции.

11. Теплоемкость веществ. Молярная, удельная и объемная теплоемкость. Зависимость теплоемкости от температуры и давления. Связь между различными видами теплоемкости.

Теплоёмкость тела (обычно обозначается латинской буквой C) — физическая величина, определяющая отношение бесконечно малого количества теплоты δQ, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры δT:

Единица измерения теплоёмкости в системе СИ — Дж/К.

Удельной теплоёмкостью называется теплоёмкость, отнесённая к единичному количеству вещества. Количество вещества может быть измерено в килограммах, кубических метрах и молях. В зависимости от того, к какой количественной единице относится теплоёмкость, различают массовую, объёмную и молярную теплоёмкость.

Объёмная теплоёмкость (С′) — это количество теплоты, которую необходимо подвести к единице объёма вещества, чтобы нагреть его на единицу температуры. В СИ измеряется в джоулях на кубический метр на кельвин (Дж·м⁻³·К⁻¹).

Молярная теплоёмкость (С_μ) — это количество теплоты, которую необходимо подвести к 1 молю вещества, чтобы нагреть его на единицу температуры. В СИ измеряется в джоулях на моль на кельвин (Дж/(моль·К)).

По мере повышения температуры зависимость теплоемкости от давления уменьшается, и при температурах 500° С и выше зависимостью теплоемкости от давления практически можно пренебречь.

Cоотношение, выражающее связь между молярными теплоемкостями Cp и CV, имеет вид

Cp - Cv = R, где Cp-теплоемкость при пост. Давлении; Сv – теплоемкость при

пост. Объеме; R – универсальная газовая постоянная.