Termodinamica (Лекции в ворде), страница 4

В таблице представлены свойства некоторых карбонатов и фторидов ( ). Определите систему с максимальной удельной и объемной плотностью аккумулированной тепловой энергии в интервале температур , таких, что .

Таблица.

Свойства некоторых карбонатов и фторидов.

Задача 1.4.5.

В таблице приведены некоторые свойства солей и гидроксидов элементов первой группы таблицы Д. И. Менделеева.

Выведите уравнение зависимости

И

Рассчитайте изменение энтальпии при нагревании от 298К до , вклад каждой составляющей (нагревание и плавление) в общее количество аккумулированной энергии. Проследите влияние природы катиона на каждую составляющую и общее количество тепла.

Таблица.

Некоторые свойства солей и гидроксидов элементов 1 группы.

Задача 1.4.6.

При сплавлении или с в зависимости от состава смеси образуется ортосиликат , пиросиликат , метасиликат или дисиликат , которые применяются в качестве компонентов шихты в производстве стекла и производстве алюмосиликатных катализаторов. Для расчета тепловых эффектов этих реакций удобно воспользоваться значениями поскольку при их проведении происходят фазовые и модификационные превращения.

Однако эти данные в [1] отсутствуют. Рассчитайте значения в интервале температур для соединений:

Задача 1.4.7.

Схематично изобразите (с приблизительным соблюдением масштаба) график изменения энтальпии вещества при нагревании от 298 до 400К. Будет ли равна величина изменения энтальпии изменению стандартной энтальпии образования в том же процессе. Необходимые данные имеются в [1]. Рассмотрите варианты приближения и точного решения. Обсудите полученные результаты.

ГЛАВА 2. ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

2.1. Цели изучения

Изучив этот раздел, Вы сможете

• отличать экзотермические процессы от эндотермических;

• рассчитать тепловой эффект процесса по значениям тепловых эффектов других процессов, которые можно скомбинировать таким образом, чтобы получился данный процесс;

• рассчитать тепловой эффект процесса по значениям стандартных теплот образования каждого реагента и продукта;

• рассчитать значение энергии связи в молекуле и энергию кристаллической решетки;

• рассчитать тепловой эффект даже при отсутствии справочных данных по теплотам образования;

• оценить влияние температуры на тепловой эффект реакции;

• рассчитать тепловой эффект процесса при различных значениях температур

2.2. Основные закономерности.

2.2.1. Тепловым эффектом называют теплоту, которая выделяется или поглощается в процессе, протекающем термодинамически необратимо при постоянном давлении или объёме, причем температура исходных веществ и продуктов реакции одинакова и единственным видом работы является работа против сил внешнего давления.

2.2.2. Тепловой эффект химической реакции в изохорном процессе равен:

Q_v_rU (2.1)

и в изобарном процессе:

Q_p= _rH, (2.2),

где _rU и _rH -изменение внутренней энергии и энтальпии в результате процесса.

Поскольку

Qp-Q_v=P_rV, (2.3)

где _rV –изменение объема в результате реакции, то в случае процессов, протекающих только с участием конденсированных фаз

_rV0 и _rU_rH

Для реакций с участием идеальных газов

 _rH=_rU+nRT, (2.4)

где n- изменение числа молей газообразных веществ.

2.2.3. Физико-химические превращения, которые сопровождаются выделением теплоты в окружающую среду, называют экзотермическими (_rH0). Процессы, идущие с поглощением теплоты, называют эндотермическими (_rH0). В технологических задачах важная роль отводится составлению тепловых балансов химических реакций и проведению теплотехнических расчетов. Основой таких расчетов служит закон Гесса.

2.2.4. Согласно закону Гесса, если реакция протекает через несколько последовательных стадий, то изменение энтальпии _rH такой реакции равно сумме изменений энтальпий каждой стадии _rH_i

 _rH=_i_rH_i (2.5)

2.2.5. Стандартной энтальпией образования _fH⁰ ( стандартной теплотой образования) соединения называют изменение энтальпии в процессе образования моля этого соединения из простых веществ, причем и реагенты и продукты находятся в стандартном состоянии.

Стандартные теплоты образования при температуре 298К _fH⁰(298) табулированы 1 .

Знание теплот образования нескольких сотен веществ позволяет рассчитывать тепловые эффекты тысяч реакций, поскольку согласно Гессу

_rH⁰_i(_i_fH⁰_i)_прод_i(_j_fH⁰_j)_исх, (2.6)