ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Энтальпия (Тепловая функция)Процессы, протекающие при постоянном давлении встречаются в физической химии чаще, чем процессы протекающие при при постоянном объеме, т.к. большинство процессов проводится в открытых сосудах. Если совершается только работа расширения и давление P поддерживается постоянным, то I закон термодинамики можно записать в виде (1.13) Или U2-U1=q-P(V2-V1) Поглощенная теплота равна q=(U2+PV2)-(U1+PV1) U+PV – величина являтся функцией состояния Пусть H=U+PV новая функция состояния энтальпия (1.14) Или уравнение (20) -> q=H2-H1= H То есть теплота, поглощенная в процессе, который протекает при постоянном давлении, равна изменению энтальпии, если единственным видом произведенной работы является работа расширения. Пример: Пусть совершается только механическая работа в калориметре с постоянным объемом q= U (из I закона), количество выделившейся теплоты есть U, а в калориметре с P=const, количество выделившейся теплоты есть мера уменьшения энтальпии H, q= H. 1.9 Теплоёмкость Определение: Теплоёмкостью называется количество теплоты, необходимое для того, чтобы повысить Т системы на какую-то определенную величину (обычно на 10), т.е. отношение поглощенной теплоты к приросту T: q/ T Теплоёмкость при данной Т представляет собой предел к которому стремится это отношение при уменьшении T. C= Пусть существует система химически инертная, обладает постоянной массой m и совершает работу расширения. U=f(T,V) U – функция состояния Полный дифференциал U: (1.15) – изменение внутренней энергии за счет изменения Т - изменение внутренней энергии за счет изменения V Поскольку система сама совершает работу (расширение), то и => (1.16) Т.о. количество поглощенной теплоты зависит не только от прироста T, но и от изменения V. Пусть V=const: или - измеряется экспериментально при постоянном объёме. С другой стороны в такой же системе H – функция(P,T) и (1.18) (1.19) Как соотносятся Cp и Cv? Cp> Cv, так как нагревание вещества при P=const всегда сопровождается работой расширения. Поделим 1.16 на dT: Пусть P=const: (1.20) Для одного моля чистого вещества: (1.21) { -мольные C} Велbчину можно измерить экспериментально Опыт Джоуля
При открытии крана газ переходит из сосуда 1 в сосуд 2. Такое расширение газа не приводит к заметному изменению Т жидкости, т.е. =0; При таком расширении никакая работа не совершается => Пусть Т=const => dU – полный дифференциал (1.15); dU= =0 dV≠0 => (1.22) Т.о. внутренняя энергия газа при постоянной Т не зависит от V. Уравнение 1.22 справедливо для идеальных газов. Для реальных газов величина ≠0 Учтем также, что T=const (1.23) Молекулы идеального газа не взаимодействуют друг с другом => энергия остается неизменной при изменении расстояния между молекулами. Уравнения 1.22 и 1.23 являются выражениями закона идеальных газов и выводятся из II Закона термодинамики, применив закон идеальных газов. Кроме того учтем для идеальных газов Тогда разность 1.21 теплоемкостей приобретает вид (1.24) Общее выражение для газов будет получено с помощью II закона термодинамики. Вообще говоря, чем сложнее молекула, тем больше её мольная теплоёмкость и тем больше влияние Т. Зависимость от Т для пара газов. Мольную теплоёмкость простых газов можно с большой точностью вычислить метеорологических данных, чем непосредственно измерить в эксперименте, особенно при высоких Т. Для вычисления теплоты поглощаемой 1 молем при нагревании газа от Т1 до Т2, удобно представить как функцию Т. Эмпирическое уравнение применимо в диапазоне Т 300-1500К Теплоемкость твердых тел см. ФТТ особенно полезно для расчета С твердого тела при Т<15К Примеры: 1)Молекулярные кристаллы, в частности кристаллы инертных газов. Энергия взаимодействия двух частиц может быть представлена Запишем потенциал в более красивой форме имеем потенциал Ленарда Джонса. Этот потенциал описывает свойства газообразных Ne-Xe (атомы не деформируются при объединении в тв. т.) Параметры подобрать так, чтобы они позволяли хорошо описывать термодинамические свойства газов. А затем использовать те же параметры для описания свойств твердых тел, сопоставив результаты с экспериментом. 2)Ионные кристаллы. Полная энергия ионного кристалла в состоянии равновесия (если силы отталкивания ) – равновесное состояние между ионами постоянная Манделунга константа, определяемая природой кристалла (справедливость подобного выражения подвергается проверке с помощью термодинамического цикла Габера-Борна) Рассматривается 1 моль NaCl. Переводится это кол-ва вещества из кристаллического состояния в пар (ионный и атомный) Для вычисления теплоты используем теплоемкость. Зная теплоту реакции можно определить U.
Термохимия 1.10.1 Определения. В термохимии предметом рассмотрения является теплота, поглощаемая или выделяемая в химических реакциях (1), при разовых превращениях (2) или при разбавлении растворов (3). Экзотермические реакции протекают с выделением q и Эндотермические реакции протекают с поглощением q и Изменение в химических реакциях зависит от того, в каком состоянии находится вещества и продукты реакции. Например, теплота сгорания графита ≠ теплоте сгорания алмаза. Значение термодинамических свойств обычно приводятся для стандартных состояний. Стандартное состояние газа – это идеальный газ при P=1атм и данной Т, стандартное состояние твердого тела – это характерное кристаллическое состояние при P=1атм и данной Т, например, графит для углерода. Стандартное состояние растворенного вещества – это концентрация, при которой активность = 1. Температуру следует указать особо, т.к термодинамические функции табулируются при Т=250С. Термодинамические функции в стандартном состоянии помечаются верхним индексом «0». Уже знаем, что теплота, поглощенная при P=const в реакциях где единственным видом произведенной роботы является работа расширения = , т.е. разности энтальпий продуктов реакции, указных в правой части уравнения, в их конечном состоянии Н1-Н данного числа молей реагирующих веществ, указанных слева, в их начальном состоянии. Можно определить только изменение Н, но не их абсолютные значения. Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|