.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
  • college.bystrickaya.ru/34-biogeohimicheskie-prevrasheniya-radionuklidov-istoriografiya-sobitij-socialno-ekonomicheskie-i-ekologicheskie-posledstviya-glava-1.html
  • composition.bystrickaya.ru/opisanie-ocenivaemogo-imushestva-konsaltingovaya-gruppa-2k-audit-delovie-konsultacii.html
  • urok.bystrickaya.ru/povestka-dnya-gazeta-avtor-ne-ukazan-21032008-051-gosduma-rf-monitoring-smi-21-marta-2008-g.html
  • vospitanie.bystrickaya.ru/zabolevaniya-vizivaemie-nedostatkom-vitamina-e-zakoni-zdorovya.html
  • assessments.bystrickaya.ru/elektivnij-kurs-zemlya-planeta-solnechnoj-sistemi.html
  • testyi.bystrickaya.ru/a-m-sitnik-mezhdunarodnoe-chastnoe-pravo-visshaya-matematika-yurisprudencii-stranica-11.html
  • vospitanie.bystrickaya.ru/vstuplenie-stranica-16.html
  • assessments.bystrickaya.ru/ekologo-pravovoj-rezhim-nedropolzovaniya-chast-6.html
  • notebook.bystrickaya.ru/gosudarstvennaya-grazhdanskaya-sluzhba-rossijskoj-federacii-chast-9.html
  • learn.bystrickaya.ru/glava-10-yunost-hudozhnika.html
  • urok.bystrickaya.ru/pravila-oformleniya-statej-dlya-sbornika-materiali-konferencii-budut-opublikovani-v-sbornike-srok-predstavleniya-rabot-v-orgkomitet-konferencii.html
  • tasks.bystrickaya.ru/3-2115-publikacii-v-smi-rajonnaya-gazeta-muezerskles-o-shkole-utverzhdayu.html
  • klass.bystrickaya.ru/a-b-tehnologii-i-sredstva-mehanizacii-dlya-protivoerozionnoj-obrabotki-sklonovih-pochv-kabardino-balkarskoj-respubliki.html
  • tasks.bystrickaya.ru/-118-sposobnost-i-dostizhenie-nesposobnost-i-neudacha-ability-and-achievement-and-their-opposites.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/razvitie-sistemi-podderzhki-talantlivih-detej-ob-obrazovanii.html
  • uchit.bystrickaya.ru/teoriya-drevnih-astronavtov-yurij-nikolaevich-morozov.html
  • institut.bystrickaya.ru/trebovaniya-k-urovnyupodgotovki-vipusknikov-srednej-polnoj-shkoli-prikaz-116-1-ot-21-avgusta-2010g-rabochaya.html
  • zanyatie.bystrickaya.ru/rossijskij-eksport-voenno-tehnicheskoj-produkcii-kak-vazhnejshij-faktor-ekonomicheskogo-razvitiya-strani-v-1990-e-godi.html
  • notebook.bystrickaya.ru/kalendarno-tematicheskoe-planirovanie-prepodavaniya-obsheobrazovatelnogo-kursa-informatiki-i-ikt.html
  • studies.bystrickaya.ru/analiz-finansovoj-deyatelnosti-i-buhuchet-na-predpriyatii-arnika-ggomel-chast-14.html
  • letter.bystrickaya.ru/modernizaciya-avtomobilnogo-dvigatelya-memz-968ge-dlya-uvelicheniya-moshnosti-uluchsheniya-tyagovih-harakteristik-i-povisheniya-ekonomichnosti-chast-2.html
  • thescience.bystrickaya.ru/kafedra-i-diplomnim-rabotam-6.html
  • school.bystrickaya.ru/iskusstvo-argumentacii-i-programma-zhenshini-mogut-vsyo.html
  • textbook.bystrickaya.ru/harakteristika-klassa-poyasnitelnaya-zapiska-status-programmi-dannaya-programma-sostavlena-dlya-obsheobrazovatelnogo.html
  • paragraph.bystrickaya.ru/lekciya-16-11-09-ou-szi.html
  • klass.bystrickaya.ru/b1-v-dv2-3-patentovedenie-annotacii-rabochih-programm-disciplin-podgotovki-bakalavrov-po-napravleniyu-150400.html
  • lecture.bystrickaya.ru/aibandura-mezhdunarodnij-centr-muzej-imeni-n-k-reriha.html
  • kolledzh.bystrickaya.ru/a-i-vorobevu-predlozhenie-o-vklyuchenii-lekarstvennogo-sredstva-panitumumab-v-perechen-zhiznenno-neobhodimih-lekarstvennih-sredstv-formulyarnogo-komiteta-ramn.html
  • testyi.bystrickaya.ru/azi-nauki-urok-vtorojuniversitetskie-elektronnie-resursi1-uchebno-metodicheskij-kompleks-dlya-studentov-1-kursa-fakulteta-prava.html
  • lesson.bystrickaya.ru/sochineniya-na-svobodnuyu-temu-k-p-bryullov-vsadnica-po-kartine.html
  • studies.bystrickaya.ru/kto-predstaviteli-sobranie-sochinenij-24-pechataetsya-po-postanovleniyu-centralnogo-komiteta.html
  • shpargalka.bystrickaya.ru/v-serossijskaya-konferenciya-molekulyarnie-mehanizmi-vzaimodejstviya-mikroorganizmov-i-rastenij-fundamentalnie-i-prikladnie-aspekti.html
  • textbook.bystrickaya.ru/istoriya-pryanostej-enciklopediya-specij-izrailskoj-kuhni.html
  • lecture.bystrickaya.ru/analiz-sostoyaniya-i-effektivnosti-metodicheskoj-raboti-v-mou-oosh-s-andreevka-v-2007-2008-god.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/po-obespecheniyu-zhilem-otdelnih-kategorij-grazhdan-osnovnie-napravleniya-byudzhetnoj-politiki-na-2012-god-i-planovij.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.