.RU

Что такое химическая термодинамика - страница 3


Стандартным состоянием индивидуального газообразного вещества принято считать гипотетическое (воображаемое) состояние при котором газ находится при стандартном давлении P0 = 1 атм. = 1,013·105 Па, подчиняется законам идеальных газов, а его энтальпия остается равной энтальпии реального газа.

За стандартное состояние чистого жидкого или кристаллического вещества принимают его наиболее устойчивое физическое состояние при данной температуре и нормальном атмосферном давлении P0 = 1 атм.


Например, при температуре t = 25С




H2O в стандартном состоянии –

жидкость (H2O(ж)), а не лед;




S в стандартном состоянии –

кристаллическое вещество, имеющее ромбическую (Sромб), а не гексагональную кристаллическую решетку;




C в стандартном состоянии –

графит (Cграфит), а не алмаз.


Стандартный тепловой эффект

Стандартным тепловым эффектом (∆^ H) реакции:


1A + 2B  3C + 4Д


называют теплоту процесса превращения ν1 молей A и ν2 молей B в ν3 моль C и ν4 моль D при условии, что

1) при этом не совершается никакой работы, кроме работы расширения;

2) вещества A, B, C и D находятся при одинаковой температуре;

3) процесс химического превращения проходит при постоянном стандартном давлении P0 = 1 атм. = 1,013·105 Па


Из закона Гесса вытекает ряд следствий, два из которых используют для вычисления тепловых эффектов реакций по справочным данным [4].


1.4.2. Следствия закона Гесса


Определение

Стандартной теплотой образования химического соединения называют теплоту, которая могла бы выделяться (или поглощаться) при образовании одного моль соединения из соответствующих простых веществ, взятых в своих стандартных состояниях, при стандартном давлении

P0 = 1атм. = 1,013·105 Па.







Стандартная теплота образования химического соединения обозначается .

Для многих веществ определены прямыми калориметрическими измерениями или косвенными методами и приведены в справочной литературе [4].



Пример

Стандартной теплотой образования кристаллического сульфата меди () в соответствии с определением следует считать тепловой эффект реакции


CuКР. + SКР. РОМБ. + 2O2 газ  CuSO4 КР.


при давлении 1 атм. и температуре 298 К.






Стандартные теплоты образования химических соединений при комнатной температуре (Т = 298 К) являются справочными величинами. Зная теплоты образования химических соединений, можно посчитать тепловой эффект любой реакции, в которой участвуют эти соединения. Для этого следует воспользоваться первым следствием закона Гесса.


1-е следствие

закона Гесса

Тепловой эффект реакции равен разности между суммой стандартных теплот образования продуктов реакции и суммой стандартных теплот образования исходных веществ, с учетом стехиометрических коэффициентов.





Пример



Тепловой эффект реакции 2 NO + O2 = 2 NO2 при стандартных условиях можно вычислить из соотношения:






Определение

Стандартной теплотой сгорания химического соединения называется тепловой эффект реакции сгорания 1-го моля вещества до конечных продуктов сгорания (H2O, CO2, N2, SO2) при стандартных условиях. Стандартная теплота сгорания обозначается .





Пример



Стандартной теплотой сгорания C6H5NH2 следует называть тепловой эффект реакции:


C6H5NH2 + 7,75 O2  6 CO2 + 3,5H2O + 0,5 N2




Стандартные теплоты сгорания многих химических соединений приведены в справочниках. Зная соединений, участвующих в химической реакции, можно вычислить тепловой эффект этой реакции. Для этого следует воспользоваться вторым следствием закона Гесса.

2-е следствие

закона Гесса

Тепловой эффект реакции равен разности между суммой стандартных теплот сгорания исходных веществ и суммой стандартных теплот сгорания продуктов реакции с учетом стехиометрических коэффициентов.










1.4.3. Теплоемкость


Определение

Теплоемкостью вещества называется количество тепла, которое необходимо для нагревания определенного количества массы вещества на 1 градус.







Количество тепла, которое необходимо для нагревания 1-го грамма вещества, называется удельной теплоемкостью вещества и обозначается «с». Удельная теплоемкость измеряется в Дж/(гК).

Количество тепла, которое необходимо для нагревания 1-го моля вещества называется мольной теплоемкостью вещества. Мольная теплоемкость измеряется в Дж/(мольК) и обозначается «С».

Экспериментальное определение удельной (с) или мольной (С) теплоемкости вещества заключается в измерении теплоты Q, поглощенной при нагревании известной массы вещества на T2 – T1 = ∆T градусов при тех или иных условиях (например, при V = const или P = const). При этом определяют средние теплоемкости в интервале T2 – T1.


, (1.15)


где, ^ Q – количество тепла, требуемое для нагревания 1 моля вещества от T1 до T2.


В настоящее время методы измерения теплоемкостей достигли такого уровня, что есть возможность уменьшить экспериментальную величину (T2 – T1) до нескольких сотых градуса; измеренную в таком узком температурном интервале теплоемкость считают истинной теплоемкостью вещества при данной температуре T (T ≈ T2≈ T1).

Для истинной теплоемкости согласно определению справедливо соотношение:


, (1.16)


где δQ – количество тепла, требуемое для нагревания 1 моля вещества на T2 – T1 = dT градусов.





^ Теплоемкость вещества зависит от условий, при которых происходит нагревание.




Например, для того чтобы при постоянном давлении нагреть 1 моль газа на 1 градус (условие можно выполнить, если нагревать газ в цилиндре с поршнем), потребуется больше тепла, чем для нагревания 1-го моля того же газа при постоянном объеме в закрытом сосуде (рис. 1.4 и 1.5).

В связи с этим принято различать теплоемкость вещества при постоянном давлении (СP) и постоянном объеме (СV).

Поскольку при P = const δQ = dH, а при V = const δQ = dU, для изобарной (СP) и изохорной (СV) теплоемкости вещества выражение (1.4) можно записать следующим образом.






(1.17)



(1.18)








Рис 1.4. Нагревание газа в цилиндре с поршнем характеризует теплоемкость вещества при постоянном

давлении




Рис. 1.5. Нагревание газа в закрытом сосуде характеризует теплоемкость при постоянном объеме




Связь

изобарной

и изохорной теплоемкости

идеального газа

Можно доказать, что

для идеальных газов


CP = CV + R, (1.19)


где R – газовая постоянная.





Доказательство

  1. H = U + PV




  1. PV = RT






определение энтальпии


закон Клапейрона-Менделеева, справедливый для идеальных газов


  1. H = U + RT






из (1) и (2)


  1. dH/dT = dU/dT + R



дифференцирование равенства (3)

  1. CP = CV + R







так как и





Для твердых и жидких веществ изобарная (CP) и изохорная (CV) теплоемкости отличаются мало и при расчетах принимается, что


CP тв  CV тв CP ж  CV ж (1.20)


cennost-chelovechestva-osoznanie-chelovekom-sebya-kak-chasti-mirovogo-soobshestva-dlya-sushestvovaniya-i-progressa-kotorogo-neobhodimi-mir-sotrudnichestvo-narodov-i-uvazhenie-k-mnogoobraziyu-ih-kultur.html
cennost136-elkonin-db138-shedrovickij-gp139-eksperiment-vchera-segodnya-zavtra-.html
cennosti-i-otnoshenie-k-innovaciyam-rossijskih-i-kanadskih-studentov.html
cennosti-otechestvennoj-kulturi-v-duhovno-nravstvennom-razvitii-lichnosti.html
cennosti-zapada-nazvanie-knigi.html
cennostnie-orientacii-podrostkov-vospitivayushihsya-v-polnih-i-nepolnih-semyah.html
  • zanyatie.bystrickaya.ru/stroenie-atoma-est-li-predel-tablici-mendeleeva-chast-3.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-po-fizike-e-n-f-02-utverzhdena-na-zasedanii-metodicheskoj-komissii-ekonomicheskogo-fakulteta-protokol-1-ot-1-sentyabrya-2011-g-dannie-po-rabochemu-uchebnomu-planu.html
  • notebook.bystrickaya.ru/k-a-alekseev-sportivnaya-sostavlyayushaya-imidzha-strani.html
  • reading.bystrickaya.ru/mektepte-himiyadan-ksptk-oitudi-jimdastiru-5v011200-himiya-mamandii-shn-ou-dstemelk-materialdari.html
  • occupation.bystrickaya.ru/naimenovanie-grif-uchebno-metodicheskij-kompleks-po-discipline-novie-informacionnie-tehnologii-v-uchebnom-processe.html
  • upbringing.bystrickaya.ru/materiali-mezhdunarodnoj-studencheskoj-nauchnoj-konferencii-21-aprelya-2009-g-g-ekaterinburg-rossiya-ekaterinburg-2009.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/pro-poryadok-provedennya-zagalno-dispanserizac-naselennya-stranica-7.html
  • exchangerate.bystrickaya.ru/kontrolnie-voprosi-dlya-sdachi-gosudarstvennogo-ekzamena-po-kriminalnomu-pravu.html
  • turn.bystrickaya.ru/podvedeni-itogi-raboti-za-1-e-polugodie-2011-goda-informacionnij-byulleten-1-ipolugodie-2011-goda-moskva-2011g.html
  • testyi.bystrickaya.ru/9-nekotorie-vazhniepotoki-razvitiya-ntegralnaya-psihologiya-soznanie-duh-psihologiya-terapiya-izdatelstvo-ast.html
  • reading.bystrickaya.ru/kodeksom-okruglenie-znacheniya-korrektiruyushego-koefficienta-k1-do-tretego-znaka-posle-zapyatoj-ne-predusmotreno.html
  • urok.bystrickaya.ru/prezentaciya-ekonomicheskogo-potenciala-i-krupnih-investicionnih-proektov-altajskogo-kraya.html
  • uchebnik.bystrickaya.ru/vliyanie-slabih-polej-termalizovannih-nejtronov-na-strukturnuyu-transformaciyu-makromolekul-dnk-i-razrabotka-protektornih-sredstv.html
  • college.bystrickaya.ru/1-celi-i-zadachi-proekta-poyasnitelnaya-zapiska-polozheniya-o-territorialnom-planirovanii-utverzhdaemaya-chast.html
  • nauka.bystrickaya.ru/vosstanie-tejshonov-i-sverzhenie-nguenov-materiali-nauchnih-konferencij-vostochnogo-instituta-dalnevostochnogo-gosudarstvennogo.html
  • essay.bystrickaya.ru/effekt-verigo-bora-kak-prodlit-bistrotechnuyu-zhizn.html
  • reading.bystrickaya.ru/metodicheskie-rekomendacii-po-sovershenstvovaniyu-sistemi-pokazatelej-59-spisok-ispolzovannoj-literaturi-60.html
  • institute.bystrickaya.ru/f-g-zimbardo-kak-poborot-zastenchivost-stranica-3.html
  • zanyatie.bystrickaya.ru/otchet-38-str.html
  • writing.bystrickaya.ru/glava-1-narodi-i-drevnejshie-gosudarstva-na-territorii-nashej-strani-1-istoriya-kak-nauka.html
  • credit.bystrickaya.ru/patenta-stranica-4.html
  • literature.bystrickaya.ru/efirnie-masla-dlya-parfyumerii-i-aromaterapii-stranica-25.html
  • report.bystrickaya.ru/izmenenie-kognitivnih-vozmozhnostej-v-srednem-vozraste.html
  • ekzamen.bystrickaya.ru/renesans-i-vozniknovenie-dvojnoj-buhgalterii.html
  • holiday.bystrickaya.ru/metodicheskie-ukazaniya-i-zadaniya-na-kontrolnie-raboti-uchebnoj-disciplini-burenie-neftyanih-i-gazovih-skvazhin.html
  • universitet.bystrickaya.ru/tema-innovacionnogo-proekta-innovacionnoj-programmi-vvedenie.html
  • universitet.bystrickaya.ru/uchebnij-plan-mou-sosh-11-tretej-stupeni-uchebnij-plan-obrazovatelnogo-uchrezhdeniya-rezhim-obucheniya-sistema-dopolnitelnogo.html
  • college.bystrickaya.ru/13-upravlenie-obnovleniem-vneoborotnih-aktivov-gumanitarno-ekonomicheskij-fakultet-kafedra-finansi-i-kredit.html
  • thescience.bystrickaya.ru/irina-gureva-anna-rogacheva1.html
  • otsenki.bystrickaya.ru/saba-tairibi-dene-salmai-salmasizdi.html
  • school.bystrickaya.ru/informaciya-o-prodolzhenii-obucheniya-uchashimisya-vipusknikami-ou-publichnij-otchet-rezultatov-deyatelnosti-mou-ssh-11.html
  • paragraph.bystrickaya.ru/konkurs-na-luchshee-reshenie-krossvordov-konkurs-zagadok.html
  • ekzamen.bystrickaya.ru/rual-amundsen-yuzhnij-polyus-stranica-9.html
  • credit.bystrickaya.ru/otchet-o-finansovom-polozhenii-za-31-dekabrya-2009g.html
  • nauka.bystrickaya.ru/viktimologiya-ot-lat-victime-zhertva-i-grech-logos-ponyatie-uchenie-oblast-znaniya-na-stike-pedagogiki-psihologii-sociologii-kriminologii-i-etnografii-iz-stranica-11.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.