Лекция (16) (1106726)
Текст из файла
Энергетикахимических превращений.1й закон термодинамикиЛекция 1Признаки химической реакцииизменение цветапоявление запахаизменение вкусавыпадение осадкасвечениеувеличение объема…выделение тепла,разогревание, взрывпоглощение тепла,охлаждениевозникновение э.д.с.Почему происходит реакцияКак происходит реакциятермодинамикакинетикаТермодинамикаЛорд Кельвин: «Должна существоватьнекоторая эквивалентность междумеханической работой и теплотой»Р.Ю.Э. Клаузиус: «Согласно механическойтеории тепла … теплота сама собой неможет переходить от тела холодного ктелу горячему»Химическая термодинамикаГ.Ф.
Воронин: «Химическаятермодинамика это наука озависимости направления и пределовпревращений веществ от условий, вкоторых эти вещества находятся»Предмет химической термодинамики:1) Возможно ли протекание химического процесса?2) Каковы условия протекания химического процесса?3) Достижимо ли равновесие (независимо от времени)?СистемаМир / "среда"ЭнергияСИСТЕМАЭнергияЭнергияИзолированнаяЗакрытаяОткрытаяВеществоВеществоВещество♦ Система - конкретный объект исследования,выделенный из окружающего мира реальносуществующими или воображаемыми границами.Состояние системы♦ Система характеризуется присущими ей свойствамиЭкстенсивные свойства –суммирующиеся (V, m, ...)Интенсивные свойства –выравнивающиеся при контакте систем (p, T, c, ...)♦ Совокупность свойств определяет состояние системы,Уравнение состояния F(p, V, T, ...) = 0pV = nRT (уравнение состояния идеального газа)Свойства системы9 Полное изменение свойств системы (p, V, ...) независит от пути изменения системы, но определяетсяначальным и конечным состояниями системы9 Величины, изменение которых зависит от путиизменения системы, не являются свойствами системы9 Если изменение величины не зависит от путипревращения, то эта величина является свойствомсистемыСвойства системыФункция параметров, определяющих равновесноесостояние термодинамической системы, независящая отособенностей процесса достижения равновесия,называется функцией состоянияФункция состояния не зависит от пути процесса !Теплота и работаТеплота (Q) — мера энергии, переходящей от одноготела к другому в процессе теплопередачи.Работа термодинамическая (A) — способ передачиэнергии, связанный с изменением внешних параметровсистемы.
A = pΔVРабота не является свойством системыВнутренняя энергияВнутренняя энергия (U) – совокупность энергий тепловогодвижения молекул и молекулярных взаимодействий:9 Энергия химической связи9 Энергия межмолекулярного взаимодействия9 Молекулярно-кинетическая энергия молекул9 Энергия взаимодействия ядер и электронов9 Внутриядерная энергия9…Внутренняя энергия –функция состояния !Абсолютное значениевнутренней энергии нельзяни измерить, ни рассчитать,можно установить ееизменение ΔUПервый закон термодинамикиМ.В.Ломоносов: «... сколько ...
уодного тела отнимется, столько жеприсовокупится к другому»Дж.П.Джоуль: «В любойизолированной системе общийзапас энергии постоянен»Первый закон термодинамикиСовременные формулировки:Количество теплоты, полученное системой, идет наизменение ее внутренней энергии и совершение работынад внешними телами.Теплота, сообщаемая системе извне, расходуется наувеличение внутренней энергии и на работу,совершаемую системойИзменение внутренней энергии ΔU неизолированнойсистемы равно разности между количеством теплоты Q,переданной системе, и работой A, совершеннойсистемой над внешними телами.Q = ΔU + AПервый закон термодинамикиТепловой эффект реакцииТепловой эффект реакции − теплота, выделяющаяся илипоглощающаяся при химической реакции.Условия:1. p = const ИЛИ V = const2.
не совершается никакой работы, кроме A = pΔV3. температура продуктов = температура реагентовЭкзотермические реакции: выделение теплоты, Q > 0Эндотермические реакции: поглощение теплоты, Q < 0ЭнтальпияИзохорный процесс (V = const)QV = U2 − U1 = ΔUИзобарный процесс (p = const)Qp = U2 − U1 + p(V2 − V1) = (U2 + pV2) − (U1 + pV1) ≡≡ H2 − H1 = ΔHЭнтальпия ("полная энергия") H ≡ U + pVИмеет смысл только ее изменение ΔH = ΔU + pΔVЭнтальпия – функция состояния !Экзотермические реакции: Q > 0, ΔH < 0Эндотермические реакции: Q < 0, ΔH > 0Закон ГессаТепловой эффект химических реакций зависиттолько от вида и состояния исходных веществ иконечных продуктов, но не зависит от пути перехода.Закон Гесса - следствие1го закона термодинамикиГ.И.
Гесс (1802−1850)Закон ГессаСледствие:Тепловой эффект прямой реакции равен по величинепротивоположен по знаку тепловому эффекту обратнойреакцииС (графит) + О2 (газ) = СО2 (газ)СО (газ) + 1/2О2 (газ) = СО2 (газ)С (графит) + 1/2О2 (газ) = СО (газ)ΔН(1) = −393.8 кДж/мольΔН(2) = −283.2 кДж/мольΔН(3) = ?ΔН(3) = ΔН(1) − ΔН(2) = −110.6 кДж/мольЭнтальпийная диаграммаС (графит) + О2 (газ) = СО2 (газ)СО (газ) + 1/2О2 (газ) = СО2 (газ)С (графит) + 1/2О2 (газ) = СО (газ)ΔН(1) = −393.8 кДж/мольΔН(2) = −283.2 кДж/мольΔН(3) = −110.6 кДж/мольΔН(3)ЭнтальпийнаядиаграммаΔН(1)ΔН(2)Стандартные условияСтандартные условия - вещества в стандартных состоянияхΔH0 - "дельта аш нулевое"ΔH0T - "дельта аш стандартное при T (К)"Стандартные условия:устойчивая модификация (ж.тв.)гипотетич. состояние ид.
газа (газы)1 атм. = 101325 Палюбая температура (обычно 298.15К)Не путать с нормальными условиями:1 атм. = 101325 Па250С = 298.15КСтандартная энтальпия образованияЭнтальпия реакции образования 1 моль соединения изпростых веществ в стандартном состоянии называетсястандартной энтальпией образования ΔHf0S (тв) + 3F2 (газ) = SF6 (тв)ΔH0 = ΔHf0 (SF6)По определению: стандартная энтальпия состоянияпростого вещества в обычном состоянии равна нулюΔHf0 (Fe, тв) = 0, ноΔHf0 (Fe, газ) = 416.3 кДж/мольСтандартная энтальпия образованияС (графит) + О2 (газ) = СО2 (газ)СО (газ) + 1/2О2 (газ) = СО2 (газ)С (графит) + 1/2О2 (газ) = СО (газ)ΔН(1) = −393.8 кДж/мольΔН(2) = −283.2 кДж/мольΔН(3) = −110.6 кДж/мольΔН(1) ≡ ΔHf0 (CO2, газ) = −393.8 кДж/мольΔН(3) ≡ ΔHf0 (CO, газ) = −110.6 кДж/мольΔН0(2) = ΔHf0 (CO2, газ) − ΔHf0 (CO, газ)9 Тепловой эффект реакции равен разности междусуммой теплот образования всех продуктов реакции исуммой теплот образования всех реагентов, взятых ссоответствующими стехиометрическимикоэффициентами (следствие закона Гесса)ТеплоемкостьΔU и ΔH изменяются с температурой.Свойство вещества, определяющее его способностьнагреваться, называется теплоемкостьюТеплоемкость – это количество теплоты, необходимоедля нагревание одной части вещества на 1 К.cp = ΔH/ΔT (p = const)cV = ΔU/ΔT (V = const)кДж/моль/К – мольная теплоемкостькДж/кг/К – удельная теплоемкостькДж/м3/К – объемная теплоемкостьРезюме1.
Система есть часть мира, в которой описываютсярассматриваемые процессы.2. Свойства системы и функции состояния системы независят от пути перехода системы из одногосостояния в другое и не зависят от времени процесса.3. Первый закон термодинамики связывает энергиюсистемы с теплотой и работой.4. Абсолютное значение энергии системы неизвестно,имеет смысл изменение энергии в ходе процесса.5. Энтальпия – концептуальная функция состояния,соответствующая полной энергии системы.6. Изменение энтальпии может быть рассчитано сиспользованием закона Гесса и применениемтабулированных стандартных величинРезюме1. Система есть часть мира, в которой описываютсярассматриваемые процессы.2.
Свойства системы и функции состояния системы независят от пути перехода системы из одногосостояния в другое и не зависят от времени процесса.Электроннаяверсиялекцийэнергиюпо3. Первыйзакон термодинамикисвязываетнеорганическойнаходится на сайтесистемы с теплотой химиии работой.химическогофакультетапо адресу4. Абсолютноезначениеэнергии системынеизвестно,http://www.chem.msu.ru/rus/weldept.htmlимеетсмысл её изменение в ходе процесса.5. Энтальпия – концептуальная функция состояния,соответствующая полной энергии системы.6. Изменение энтальпии может быть рассчитано сиспользованием закона Гесса и применениемтабулированных стандартных величин.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
