Лекция 6
Термодинамика изучает законы, которые описывают обмен энергией между изучаемой системой и внешней средой. Системой называют вещество или совокупность веществ, которые подвергаются теоретическому или экспериментальному изучению. Внешняя среда – вещества, окружающие систему. Переменные величины, определяющие состояние системы, называются параметрами состояния : давление, температура, объем, состав системы. Состояние системы и происходящие в ней изменения характеризуются также с помощью функций состояния, зависящих от параметров состояния и не зависящих от пути перехода системы из одного состояния в другое: внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, свободная энергия Гиббса и др. Процессы, протекающие при постоянном давлении, - изобарные, при постоянном объеме – изохорные, при постоянной температуре – изотермические.
Энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а только переходит из одной формы в другую. Первый закон термодинамики также называют законом сохранения энергии.
Может обмениваться с о кружающей средой м ассой и энергией.
Может обмениваться с окружающей средой э нергией, но не массой.
Не может обмениваться с окружающей средой н и массой, ни энергией.
Это полная энергия системы, с остоящая из кинетической и п отенциальной энергии всех ч астиц системы, исключая п отенциальную и кинетическую э нергию всей системы в целом. Δ U = Q + A
Для экспериментального определения тепловых эффектов реакций используют калориметры. О количестве выделившейся теплоты судят по повышению температуры жидкости. Количество теплоты Q = mc (t 2 - t 1 ), где m – масса воды в калориметре, c – её удельная теплоемкость, t 1 – температура воды до начала реакции и t 2 – температура воды по окончании реакции. Измерение тепловых эффектов
Тепловой эффект прямой реакции всегда равен тепловому эффекту обратной реакции с противоположным знаком. 2 H 2 (г) + O 2 (г) 2 H 2 О(ж) + 572 кДж (горение водорода в кислороде) 2 H 2 О(ж) + 572 кДж = 2 H 2 (г) + O 2 (г) (разложение воды электрическим током ) 2 H 2 О(ж) = 2 H 2 (г) + O 2 (г ) - 572 кДж Тепловой эффект зависит от природы реагирующих веществ и от их количества: 2 H 2 (г) + O 2 (г) 2 H 2 О(ж) + 572 кДж H 2 + 1/2 O 2 = H 2 O + 286 кДж
Энтальпия (теплосодержание) — это та энергия, которая доступна для преобразования в теплоту при определенном постоянном давлении. Энтальпия характеризует запас энергии в веществе. H = U + pV Δ H = Δ U + p Δ V Теплота и энтальпия реакции равны по модулю, но противоположны по знаку (при постоянном давлении). ΔН = - Q р Термохимические уравнения можно записывать двумя способами:
Энтальпия химической реакции равна сумме энергий разрывающихся связей за вычетом суммы энергий образующихся связей.
