12. Работа расширения газа при изобарическом, изохорическом, изотермическом и адиабатическом процессах.

При изобарном процессе давление газа остается постоянным. Определим работу газа при изобарном процессе расширения газа. Пусть расширение газа от объема V1 до объема V2 сопровожда­ется перемещением поршня в цилиндре на расстояние L под дей­ствием силы F. Тогда работа, совершенная газом, равна:

A = FL = pSL = pΔV,

где р — давление газа, S — площадь поршня, ΔV — изменение объема газа. Если при изменении объ­ема газа меняется и его давление (например, в изотермическом процессе), то работу газа при изотермическом процессе определяют графическим методом как площадь фигуры под соответствующим участком графика про­цесса на диаграмме p-V (см рисунок).

При сжатии газа направление вектора внешней силы со­впадает с направлением перемещения поршня, поэтому работа внешних сил А' положительна, а работа, совершенная газом, от­рицательна (А < 0).

При изотермическом процессе ΔT = 0, поэтому изменение внутренней энергии ΔU = 0 и Q = А, т. е. все тепло, получаемое системой, «расходуется» на совершение работы над внешними силами.

При изобарном процессе первый закон термодинамики при­нимает общий вид: Q = ΔU + А, где работа рассчитывается по формуле A = pΔV.

Адиабатический процесс — термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором не происходит процесс теплообмена системы с окружающими телами. С точки зрения первого начала термодинамики это означает, что работа совершается газом только за счет внутренней энергии:

Q = ∆U + A = 0;

A = –∆U .

13. Тепловые эффекты химических превращений. Факторы, влияющие на тепловой эффект. Закон Кирхгофа. Связь между тепловыми эффектами при постоянном давлении и постоянном объеме.

Тепловой эффект химической реакции или изменение энтальпии системы вследствие протекания химической реакции — отнесенное к изменению химической переменной количество теплоты, полученное системой, в которой прошла химическая реакция и продукты реакции приняли температуру реагентов.

Чтобы тепловой эффект являлся величиной, зависящей только от характера протекающей химической реакции, необходимо соблюдение следующих условий:

• Реакция должна протекать либо при постоянном объёме Q_v(изохорный процесс), либо при постоянном давлении Q_p(изобарный процесс).

• В системе не совершается никакой работы, кроме возможной при P = const работы расширения.

Если реакцию проводят при стандартных условиях при Т = 298,15 К = 25 ˚С и Р = 1 атм = 101325 Па, тепловой эффект называют стандартным тепловым эффектом реакции или стандартной энтальпией реакции ΔH_r^O. В термохимии стандартный тепловой эффект реакции рассчитывают с помощью стандартных энтальпий образования.

Тепловые эффекты хим. превращений зависят от тепмературы и давления.

КИРХГОФА УРАВНЕНИЕ, термодинамич. соотношение, определяющее зависимость теплового эффекта р-ции от т-ры Т. Для р-ции при постоянном давлении р Кирхгофа уравнение имеет вид:  где H=Q_p - тепловой эффект, равный изменению энтальпии системы вследствие р-ции, С_р - изменениетеплоемкости системы. Если р-цию записать в форме где v_i - стехиометрия, коэф. в-ва A_i (v_i>0 для продуктов   р-ции, v_i<0 для исходных в-в), то H и С_р рассчитывают по ф-лам:    где H_i - парциальная молярная энтальпия в-ва А_i, С_рi - его парциальная молярная теплоемкость; тепловой эффект относят к одному пробегу р-ции, при к-ром число молей i-го в-ва изменяется на величину v_i. ЗначениеH (С_р) представляет разность между энтальпиями (теплоемкостями) продуктов р-ции и исходных в-в, взятых в стехиометрич. соотношении. При расчетах H_i и С_рi приравнивают обычно соответствующим значениям для чистого в-ва А_i.

14. Закон Гесса. Следствия из закона Гесса. Стандартная энтальпия образования вещества. Теплота горения, растворения, нейтрализации, изменения агрегатного состояния вещества. Значение термохимических расчетов.

Закон Гесса — основной закон термохимии, который формулируется следующим образом:

Тепловой эффект химической реакции, проводимой в изобарно-изотермических или изохорно-изотермических условиях, зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания.

Иными словами, количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся при каком-либо процессе, всегда одно и то же, независимо от того, протекает ли данное химическое превращение в одну или в несколько стадий (при условии, что температура,давление и агрегатные состояния веществ одинаковы).

Согласно закону Гесса, тепловые эффекты всех этих реакций связаны следующим соотношением: