2.2. Термохимические уравнения

В термохимических уравнениях в отличие от химических указывается тепловой эффект химической реакции и между левой и правой частями уравнения принято ставить знак равенства (=). Тепловой эффект Q измеряется в килоджоулях (кДж), в случае экзотермических реакций он положителен, а в случае эндотермических реакций отрицателен. Энтальпия ( ) – величина, характеризующая внутреннюю энергию вещества, обратная по знаку тепловому эффекту, имеет размерность кДж на моль (кДж/моль). Две возможные формы записи термохимического уравнения:

2Н₂ (г.) + О₂ (г.) = 2Н₂О (г.) + 483,6 кДж

или

Н₂ (г.) + 1/2О₂ (г.) = Н₂О (г.),   = –241,8 кДж/моль.

Задача. При сжигании 3 г магния выделилось 75,15 кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение реакции горения магния.

Задача 2. В результате реакции, термохимическое уравнение которой 

 

2 C₂H₂+ 5O₂   = 4CO₂ +2H₂O + 2610  кДж

 

выделилось 652,5 кДж теплоты. Определите массу сгоревшего ацетилена.

 

 

Дано: Q1 = 652,5 кДж Найти: m(C2H2)-?

Решение:   1) Установим пропорциональные отношения между количеством вещества ацетилена и количеством теплоты. По уравнению   2 моль C2H2_----------  2610 кДж По условию        х моль        ----------  652,5 кДж   Решаем пропорцию       2 моль* 652,5кДж   х = ----------------------- = 0,5 моль     2610 кДж       2) Определяем массу ацетилена по  формуле  m= n * M m = 0,5 моль * 26 г/моль = 13 г.

Ответ: масса сгоревшего ацетилена 13 г.

Термодинамическая энтропия S, часто просто именуемая энтропия, в химии и термодинамике являетсяфункцией состояния термодинамической системы. Термодинамическая система — это некая физическая система, состоящая из большого количества частиц, способная обмениваться с окружающей средой энергией и веществом. Также обычно полагается, что такая система подчиняется статистическим закономерностям. Для термодинамических систем справедливы законы термодинамики.

Определение энтропии

Энтропия определяется как :

S = H / T гдеS = энтропия (кДж/кг*К) H = энтальпия (кДж/кг) T = абсолютная температура (K)

Изменение энтропии системы вызвано изменением содержания темпла в ней. Изменение энтропии равно изменению темпла системы деленной на среднюю абсолютную температуру ( T_a):

dS = dH / T_a

Пример - Энтропия при нагревании воды

Процесс нагревания 1 кг воды от 0 до 100^oC (273 до 373 K) при нормальных условиях.  Удельная энтальпия для воды при 0^oC = 0 кДж/кг (удельная - на единицу массы) Удельная энтальпия для воды при 100^oC = 419 кДж/кг

Изменение удельной энтропии :

dS = dH / T_a

    = ((419 кДж/кг) - (0 кДж/кг)) / ((273 К + 373 К)/2)

    = 1.297 кДж/кг*К

Пример - Энтропия при испарении воды

Процесс превращения 1 кг воды при 100^oC (373 K) в насыщенный пар при 100^oC (373 K) при нормальных условиях. Удельная энтальпия пара при 100^oC (373 K) до испарения = 0 кДж/кг

Удельная теплота парообразования 100^oC (373 K) при испарении = 2 258 кДж/кг Изменение удельной энтропии:

dS = dH / T_a

   = (2 258 - 0) / ((373 + 373)/2)

    = 6.054 кДж/кг*К

Полное изменение удельной энтропии испарения воды - это сумма удельной энтропии воды (при 0^oC) плюс удельная энтропия пара (при температуре 100^oC).