Тепловой эффект реакции при постоянном объеме
Теплоту в термохимическом понимании обозначают Q. Тепловые-эффекты химических реакций выражают в кДж/моль. Различают тепловой эффект реакции при постоянном объеме (изохорный тепловой эффект) и при постоянном давлении (изобарный тепловой эффект). Применяя первый закон термодинамики к химическим процессам (уравнение 11.17), можно записать [c.42]Определите также тепловой эффект реакции при постоянном объеме. [c.60]
Здесь АР — стандартное изменение изохорно-изотермического потенциала при образовании активного комплекса из начальных веществ. То же относится и к величинам Аи и А5. За стандартные состояния здесь выбраны исходные и конечные концентрации, равные единице. Из полученного выражения видно, что скорость реакции определяется не изменением внутренней энергии (т. е. не только тепловым эффектом реакции при постоянном объеме), а изменением изохорно-изотермического потенциала при образовании комплекса.
Формула (11.31) позволяет по величине рассчитывать (или наоборот). Для определения А число молей газообразных ве-шеств, находящихся в левой части химического уравнения, берут со знаком — , а в правой — со знаком + . В справочных таблицах тепловые эффекты приводятся обычно для стандартных условий. Однако таблицы не охватывают всего многообразия химических реакций, поэтому часто тепловые эффекты приходится рассчитывать, используя закон Гесса и следствия, вытекающие из этого закона. Иногда тепловые эффекты вычисляют по теплотам диссоциации (энергия связей атомов, входящих в состав молекулы данного химического соединения). Согласно закону Гесса, тепловой эффект реакции (при постоянных объеме и давлении) не зависит от пути, по которому протекает реакция, а определяется только начальным и конечным состояниями системы.
[c.43] Следовательно, тепловой эффект реакции при постоянном давлении равен теплоте реакции плюс работе, совершенной системой (причем указанная работа может быть положительной, если реакция протекает с увеличением объема, и отрицательной, если реакция протекает с уменьшением объема). Тепловой эффект реакции при постоянном объеме численно равен теплоте реакции. [c.49]
Д 7 — тепловой эффект реакции при постоянном объеме для записанного стехиометрического уравнения, дж. [c.16]
Для химической реакции теплоту Qy и Qp, выражаемую соотношениями (62.2) и (62.3), называют тепловым эффектом реакций при постоянном объеме и постоянном давлении. Под тепловым эффектом химической реакции понимают количество теплоты, которое выделяется или поглощается при условиях а) процесс протекает необратимо при постоянном объеме или давлении б) в системе не совершается никаких работ, кроме работы расширения системы в) продукты реакции имеют ту же температуру, что. и исходные вещества.
Тепловой эффект реакции при постоянном объеме (Оу), называемый теплотой реакции, будет [c.522]
Используя вместо энтальпии внутреннюю энергию, можно получить аналогичный результат для тепловых эффектов реакций при постоянном объеме [c. 47]
Ранее в термохимии для тепловых эффектов реакций при постоянном объеме Qv и постоянном давлении Qp были приняты знаки, обратные знакам изменений термодинамических функций U и Н. Так, для экзотермических реакций, сопровождающихся выделением тепла, эффект считался положительным, а в эндотермических, где тепло придается системе, — отрицательным
[c.20]Тепловой эффект реакции при постоянном объеме или постоянном давлении не зависит от пути реакции, а зависит только от природы и состояния исходных веществ и продуктов реакции. [c.26]
Тепловой эффект реакции при постоянном объеме (3 равен разности внутренних энергий продуктов реакции и исходных веществ [c.29]
Тепловой эффект реакции при постоянном объеме и температуре Т равен Qy, при постоянном давлении и [c.91]
Тепловой эффект реакции при постоянном объеме и температуре Т соответствует изменению внутренней энергии системы в ходе реакции. [c.91]
Пли, учитывая, что -ЛЯ = Qp Qp — тепловой эффект реакции при постоянном давлении), а. -Аи = Q (Q — тепловой эффект реакции при постоянном объеме), получаем [c.35]
Тепловой эффект реакции при постоянном объеме
Первое и второе начала термодинамики. Закон Гесса. Закон Кирх-гоффа. Теплоемкости при постоянном объеме и при постоянном давлении Срь Зависимость теплоемкостей от температуры. Тепловые эффекты реакции при постоянном объеме и при постоянном давлении. Связь между ними. Теплота растворения. Теплота разбавления. Теплота диссоциации. Теплота нейтрализации. Нейтрализация сильных и слабых кислот и оснований. Устройство простейшего калориметра. Методика калориметрического опыта. Термометр Бекмана и обращение с ним. Вычисление водяного эквивалента (водяного числа) калориметра из теплоемкостей отдельных его частей. График хода температуры в предварительном, главном и заключительном периодах. опыта. Поправка на тепловой обмен с окружающей средой. [c.42]
Aur)j —тепловой эффект реакции при постоянном объеме прп преврай нип или образовании единицы массы /, дж1кг. и—общпй коэффициент теплопередачи, вт-м — град .
[c.16]Для реакций с У= onst (3) тепловой эффект реакции при постоянном объеме равен убыли внутренней энергии системы. [c.228]
Изменение внутренней энергии согласно (П1.2) равно тепловому эффекту реакции при постоянном объеме, и поэтому AU можно измерить непосредственно. Принципиально AUo можно рассчитать из калорических данных, однако в правой части уравнения (VIII.5) остается тогда в качестве неизвестной величины константа интегрирования AiSo. В этом случае неопределенность ее значения приводит к затруднению в проведении соответствующего расчета, и это затруднение не может быть разрешено с помощью первых двух начал термодинамики. [c.183]
Так как все вещества отличаются между собой запасом внутренней энергии, то при любом химическом превращении происходит изменение этой величины.
Ответы на вопрос «Тепловой эффект химической реакции. Связь между Q(р) …»
Тепловой эффект реакции, алгебраическая сумма теплоты, поглощённой при данной реакции химической, и совершенной внешней работы за вычетом работы против внешнего давления. Если при реакции теплота выделяется или работа совершается системой, то соответствующие величины входят в сумму со знаком минус.
Т. э. р. зависит от температуры и давления (или объёма): зависимость от температуры выражаетсяКирхгофа уравнением. Для сравнения Т. э. р. и упрощения термодинамических расчётов все величины Т. э. р. относят к стандартным условиям (все реактанты находятся в стандартных состояниях). Данные по Т. э. р. получают непосредственно (см. Калориметрия)либо при изучении равновесия химического при различных температурах, а также путём расчёта, например по теплотам образования всех реагентов. При отсутствии исходных данных они могут быть оценены с помощью приближённых методов вычисления, основанных на закономерных связях между теплотами образования (теплотами сгорания) и химическим составом веществ.
где DH=Qp — тепловой эффект, равный изменению энтальпии системы вследствие р-ции, DСр — изменение теплоемкости системы. Если р-цию записать в форме где vi — стехиометрия, коэф. в-ва Ai (vi>0 для продуктов р-ции, vi<0 для исходных в-в), то DH и DСр рассчитывают по ф-лам:
где Hi — парциальная молярная энтальпия в-ва Аi, Срi — его парциальная молярная теплоемкость; тепловой эффект относят к одному пробегу р-ции, при к-ром число молей i-го в-ва изменяется на величину vi. Значение DH (DСр) представляет разность между энтальпиями (теплоемкостями) продуктов р-ции и исходных в-в, взятых в стехиометрич.

где DU=Qv — тепловой эффект, равный изменению внутр. энергии системы при одном пробеге р-ции; разность теплоемкостей СVпродуктов р-ции и исходных в-в. Кирхгофа уравнение позволяет рассчитать тепловой эффект р-ции при любой т-ре Т2, если известен тепловой эффект для к.-л. одной т-ры T1 и имеются данные о зависимости теплоемкостей участвующих в р-ции в-в от т-ры в интервале между Т1 и Т2. Интегрируя ур-ние (1), получим:
где DHT1 и DHT2 тепловые эффекты р-ции при т-рах Т1 и Т2. В частности, широко применяется след, форма ур-ния (4):
Здесь DH0 — гипотетич. тепловой эффект, к-рый бы наблюдался, если бы принимаемые в расчетах температурные зависимости теплоемкости были справедливы вплоть до абс. нуля т-р. Ур-ние (1) применяют для приближенного определения зависимости теплот испарения и сублимации от т-ры.

Тепловой эффект (теплота) реакции — Энциклопедия по машиностроению XXL
Тепловым эффектом Q реакции называется количество теплоты, которой система обменивается с внешней средой при условии, что температура до и после реакции остается одной и той же. Знаки теплоты, подводимой к системе или отводимой от нее, и теплового эффекта реакции противоположны. Поэтому тепловой эффект экзотермической реакции считается отрицательным, а эндотермической — положительным. [c.297]В 1748 г. М. В. Ломоносов в письме к Эйлеру, высказывая мысль о законе сохранения вещества и распространения его на движение материи, писал Тело, которое своим толчком возбуждает другое тело к движению, столько же теряет от своего движения, сколько сообщает другому .

Калориметрическим путем можно определить количество теплоты, полученное (отданное) телом, тепловые эффекты химических реакций, эффекта реакций горения топлив, тепловые эффекты фазовых переходов и т. д. [c.30]
Уменьшение внутренней энергии 1 — Uj называется тепловым эффектом химической реакции. Тепловой эффект реакции слагается из выделенной при реакции теплоты и внешней работы. При обратимых процессах получается максимальная работа, и реакция сопровождается минимальным выделением тепла [c.174]
По определенным таким образом энергиям диссоциации одних молекул можно рассчитать энергии диссоциации других молекул, образующихся из них в результате химических реакций, если известны тепловые эффекты этих реакций. Так, по определенным из спектроскопических данных энергиям диссоциации О2 и N2 и термохимической теплоте образования N0 можно рассчитывать энергию диссоциации молекулы N0.
[c.66]
Следует отметить также, что для разрешения некоторых вопросов часто бывает недостаточно иметь данные только о тепловых эффектах химических реакций, но необходимо располагать данными и о других тепловых величинах теплотах растворения, смешения, разбавления, адсорбции, теплотах радиохимических, радиационных и многих других процессов. Получение этих величин также является задачей термохимии. [c.9]
Для изучения термодинамических свойств вешеств методами калориметрии наиболее часто определяются тепловые эффекты химических реакций, теплоемкости веществ и теплоты фазовых переходов. Как тепловые эффекты химических реакций, так и теплоемкости веществ значительно изменяются с температурой. [c.77]
Отметим, что использование подобного рода нагревателей для достижения высоких температур связано с выделением ими большого количества теплоты (тепловая инертность их довольно велика).

Иногда изучаемые реакции инициируют нагреванием реагентов не электрической энергией, а теплотой, выделяющейся при проведении в калориметре вспомогательной реакции. Этот способ прост, поскольку не нужно заботиться ни о конструкции нагревателей, ни об измерении введенной в калориметр электрической энергии, однако при этом невозможно контролировать температурный режим нагреваемого объекта, что часто является весьма желательным. Кроме того, продукты вспомогательной реакции, как правило, усложняют конечное состояние, а в ряде случаев могут привести к побочным тепловым процессам. Наконец, точность, с которой определены тепловые эффекты вспомогательных реакций, обычно ниже точности измерения электрической энергии. [c.161]
У.2.8. Тепловой эффект химической реакции — сумма теплоты, поглощенной системой, и всех видов работы совершенной над ней, кроме работы внешнего давления, причем все величины отнесены к одинаковой температуре начального и конечного состояния системы. Т. э. х. р., протекающей при постоянном объеме, равен — /, и называется изохорным тепловым эффектом, а протекающий при постоянном давлении — равен Я, — Я, и называется изобарным тепловым эффектом.
[c.43]
В теплотехнических задачах оказывается необходимым определение тепловых эффектов многих химических реакций. Но определение их опытным путем и составление таблиц тепловых эффектов бесчисленных реакций — задача практически неразрешимая. Однако наличие теплот образования сравнительно небольшого числа элементов, неорганических и органических соединений дает возможность, согласно четвертому следствию закона Гесса, определять тепловые эффекты любых реакций. [c.354]
Первый вариант состоит в измерении количества теплоты, выделяемой в тепловом источнике за ограниченный промежуток времени (метод периодического ввода тепла). Количество теплоты вычисляют по формуле (1.1). Этот вариант используют для определения тепловых эффектов различных реакций (теплоты сгорания, скрытой теплоты фазового перехода, теплоты адсорбции), для измерений теплоемкости твердых и жидких веществ.
[c.10]
Тепловой эффект химической реакции, рассчитанный на 1 моль полученного вещ тва в килокалориях или килоджоулях, принято обозначать Q. Следует различать тепловые эффекты ре -ции, проведенной в изохорических Qv или в изобарических Qp условиях. В первом случае выделяется только теплота, а во втором, кроме выделения теплоты, может совершаться и работа прп изменении объема системы вследствие перегруппировки молекул во время химической реакции. [c.181]
Проточные калориметры предназначены для исследования жидких и газообразных веществ в потоке. С их помощью можно определять тепловые эффекты химических реакций, теплоту смешения газов и растворов и, если последняя известна, концентрацию растворов. Кроме того, проточные калориметры можно использовать для измерения удельной теплоемкости текучих сред, пропуская через среду известный тепловой поток. [c.142]
Если проточный калориметр используется для определения теплового эффекта химической реакции двух сливающихся жидкостей (рис. 9.27), реакционный объем обычно непостоянен. Кроме того, по ходу реакции изменяются плотность, скорость течения и удельная теплоемкость реакционной системы, а следовательно, и градуировочный коэффициент, который при данных условиях определить чрезвычайно трудно. Такие калориметры, за редким исключением, можно использовать только для измерения теплот реакции в разбавленных растворах, когда можно пренебречь изменениями величин V, р, С, определяющих градуировочный коэффициент проточного калориметра. В любом случае скорость течения к и координата Х2 должны быть выбраны таким образом, чтобы в точке Хг реакция уже завершилась. Кинетика реакции при этом, естественно, не может быть исследована.
[c.146]
Теплотой сгорания топлива называют количество тепла, выделяемого 1 кг или 1 нм топлива при полном его сгорании. Другими словами, теплота сгорания топлива есть тепловой эффект химической реакции горения топлива, отнесенный к 1 кг или 1 нм его. [c.

Необходимо также иметь в виду, что в калориметрической бомбе процесс горения топлива происходит при постоянном объеме, в то время как в топочных устройствах паровых котлов топливо сжигается при практически постоянном давлении, равном атмосферному. Тепловые эффекты химических реакций, протекающих при постоянном объеме и постоянном давлении, различны, а следовательно, и различна теплота сгорания топ лива, сжигаемого в калориметрической бомбе и в топке парового котла Однако ввиду того, что разница между ними для различных топлив неве лика и составляет менее 1%, ею в практических расчетах пренебрегают [c.26]
Таким образом, в ходе химической реакции энергия в форме теплоты может подводиться к продуктам реакции, или отводиться от них. Если наблюдать за продуктами реакции тепловой энергии к продуктам реакции она как бы затрачивается а поэтому ей приписывали знак минус. Следовательно, тепловой эффект эндотермической реакции записывали со знаком минус. Если тепловая энергия в ходе реакции отводилась от продуктов, то получали прибыль энергии, которую записывали со знаком минус. Такое правило знаков существовало до тех пор, пока в термодинамике не было установлено правило знаков с позиций системного подхода к исследованию явлений природы. Термодинамический подход требует строгого установления объекта исследования и его границ. В данном случае изучаемой системой являются продукты химической реакции. Ранее нами было установлено следующее правило термодинамических знаков
[c.291]
Один тот факт, что, зная теплоты образования веществ, можно рассчитывать тепловые эффекты химических реакций с их участием, делает теплоты образования весьма важными для термохимии величинами. Ведь зная тепловой эффект реакции, можно предсказать ее вероятное направление, хотя при не очень больших температурах. [c.298]
Экспериментально величину 5° можно определить по значениям теплоемкостей и теплот фазового перехода при нагревании вещества от О К до Т. Энтропия 5° может быть определена также при использовании соотношений, полученных из статистической механики, если имеется достаточная информация по молекулярной структуре и спектрам. Для ДЯ такой подход невозможен. Для определения ДЯ при некоторой температуре всегда следует использовать экспериментальные данные по тепловому эффекту химической реакции или теплоте сгорания. Это значение АН° может быть пересчитано на другие температуры по уравнению (7.12). Аналогично, если 5 известна при некоторой температуре Т , то
[c.251]
Для разложения химического соединения нужно затратить такое количество тепла, которое было выделено при образовании данного химического соединения. Тепловой эффект химических реакций характеризует прочность химического соединения чем больше тепла выделилось прн образовании, тем оно более прочно и тем труднее выделить элемент из соединения. Ниже приводятся теплоты образования некоторых окислов. [c.295]
Эта работа может быть меньше теплоты сгорания Q, а может быть и больше, в зависимости от знака dL , /dT. Расчеты показывают, что для большинства ископаемых топлив L aK Q- Таким образом, эксергия органического топлива (в расчете на единицу его массы) примерно равна теплоте его сгорания, т. е. теоретически в работу можно превратить весь тепловой эффект реакции, например, в топливных элементах. Физически это понятно, поскольку в своей основе химическая реакция связана с переходом электронов в веществе организовав этот переход, можно сразу получить электрический ток.
[c.56]
Тепловой эффект реакции равен сумме теплот образования конечных продуктов реакции минус сумма теплот образования исходных веш,еств [c.298]
Тепловой эффект реакции равен сумме теплот сгорания исходных веществ минус сумма теплот сгорания продуктов реакции-. [c.298]
Определить теплоту сгорания 1 кг СО и 1 кг Hj при постоянном давлении и температуре t = 25° С, если известно, что тепловые эффекты реакций сгорания СО в Oj и в HjO при постоянном объеме и топ же температуре соответственно равны Qu со = 281 931 кДж/кмоль Qu = = 282 287 кДж/кмоль (с образованием воды). [c.304]
Теплотой сгорания данного вещества называется количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании единицы массы или единицы объема вещества. Очевидно, теплота сгорания СО есть не что иное, как тепловой эффект реакции, отнесенный к 1 кг или 1 м вещества при нормальных условиях. Следовательно, теплота сгорания СО при постоянном давлении
[c.304]
Термодинамика гальванических и топливных элементов. Применим уравнение (10.2) к электрохимическим генераторам — гальваническим и топливным элементам. Для этого установим связь между э.д.с. элемента и тепловым эффектом реакции, происходящей в элементе при его работе, в случае, когда изменение его внутренней энергии идет не на выделение теплоты, а на работу электрических сил. [c.179]
Рассмотрим обратимый элемент, в котором при пропускании тока в противоположном направлении происходят обратные химические реакции (например, элемент Даниэля). При малых токах джоулева теплота, пропорциональная квадрату силы тока, есть величина второго порядка малости и поэтому процесс протекания тока в элементе можно считать термодинамически обратимым. Работа элемента при прохождении через него заряда е равна ei. Уменьшение внутренней энергии равно тепловому эффекту реакции при постоянном атмосферном давлении Q , и уравнение (10.2) дает eS = Qp + Te dS dT)p и
[c.179]
Мощность внутренних источников теплоты при теплообмене в химически реагирующем газе определяется тепловыми эффектами реакции. Поэтому действие внутренних источников теплоты 1 южно учесть заменой энтальпии на полную энтальпию и уравнению (9.28) придать вид [c.368]
Формула (9.18) отражает одну из основных особенностей теплообмена химически реагирующей газовой смеси в явном виде. Из формулы видно, что теплота, переданная в процессе теплоотдачи, определяется разностью полных энтальпий, от вывод можно истолковать следующим образом. Если частица инертного теплоносителя с температурой Tf достигла стенки с температурой то переданная стенке теплота определяется разностью энтальпий, которая пропорциональна разности температур. В химически реагирующем газе изменение температуры частицы означает не только измененне ее энтальпии. Из-за изменения условии химического равновесия в частице произойдут химические реакции с поглощением или выделением теплоты. Переданная частицей теплота определится изменением ее энтальпии и тепловым эффектом химической реакции, т. е, изменением полной энтальпии.
[c.364]
Открытие первого, второго и третьего начал термодинамики. Основателями первого начала термэдинамиин счигакэтся Майер, Джоуль, Гельмгольц, а само открытие первого начала термодинамики относится к 40-м годам XIX в. Однако еще задолго до этого Ломоносов, исходя из своих изысканий по теории теплоты и горения, сформулировал объединенный закон сохранения материи и движения, из которого вытекал закон сохранения энергии. Важную роль сыграли также терм Jxкмичe киe исследования Гесса и открытый им закон независимости суммарного теплового эффекта химической реакции от пути и последовательности осуществления составляющих реакций. Об этих исследованиях Планк позже писал, что убеждающая справедливость этого положения происходит вне сомнения от идеи, что теплота не мо жет быть получена из ничего.
[c.153]
Тепловым эффектом химической реакции называют гумму теплоты, поглощенной системой, и всех видов работь над ней, кроме работы внешнего давления, причем вeли ины отнесены к одинаковой температуре начального и конечного состояний системы. [c.66]
V — onst или Р = onst величины SQy и bQp являются полными дифференциалами, что и утверждает закон Гесса. Закон Гесса широко используется при термохимических расчетах. Он позволяет определять тепловые эффекты реакций вычислительным путем. Тепловые эффекты химической реакции зависят от температуры, при которой протекает реакция. Поэтому табличные данные для тепловых эффектов и других термодинамических функций принято относить к температуре 25° С. Специальные стандартные таблицы позволяют легко подсчитать тепловой эффект химической реакции, если известны теплоты образования всех участвующих в ней веществ. [c.45]
Это следствие вытекает из предыдущего, если представить, что в состоянии 1 (см. рис. 163, б) имеются простые вещества, которые в реакции 1-2 превращаются в какое-то сложное соединение 2, а в реакции 1-2 —в другое сложное соединение 2, причем С иС ] являются теплотами образования этих сложных веществ. Если их обозначить соответственно через Qoбp. 2 и С обр. 2-, а Q считать по-прежнему тепловым эффектом в реакции 2 -2 между обоими сложными соединениями, то в соответствии с законом Гесса для реакций 1-2 -2 и 1-2 можно написать, что
[c.354]
В отличие от ван-дер-ваальсовой Л. поверхностные химич. реакции характеризуются более медленным течением цроцесса, причем скорость их возрастает с темп-рой, что указывает на необходимость анергии активации для их осуществления. Тепловой эффект этих реакций во многих случаях превышает Порядо) теплот обычных химич. реакций (напр. 0 на угле) благодаря тому, что пространственная решетка твердого тела остается неизменной, и наблюдаемый тепловой эффект соответствует энергии возникновения химич. связи на поверхности. Процесс как правило необратим, и адсорбированное вещество путем одного лишь понижения концентрации или давления (напр, путем откачки в случае газов) обратно пз твердого тела не выделяется.
[c.188]
Закон постоянства сумм теплоты является основным законом термохимии. Тепловой эффект химической реакции при /=соп81 зависит только от начального и конечного состояния системы и не зависит от того, каким путём система переходит от начального состояния к конечному. [c.325]
Расчеты зоны И] или участка II». Определяем плотность теплового потока, получаемого нагреваемым металлом в сечснии 2 (или 2 ), как среднюю для всей печи. Имея принягае размеры печн и нагреваемых изделий, расположение последних в печи, заданную производительность Р (кг/с) и соответствующий технологии интервал удельных теплот нагреваемого материала Д/м (кДж/кг), а также величину теплового эффекта экзотермических реакций ( окз (кДж/кг), находим указанную плотность теплового потока (для двухзонных печей это будет qiK )
[c. 212]
Если под минимальной работой химической реакции понимать работу, связанную только с изменением объема вещества, то при неизменном тепловом эффекте теплота для этих реакций будет иметь максимальное значение. Обозначив изотермических реакций через Qv, а для изобарно-изотермических — через Qp, получим [c.185]
Положение о независимости теплового эффекта реакции от ее промежуточных стадий было экспериментально установлено Гессом и сформулировано в форме закона. Очевидно, что закон Гесса является частным случаем первого закона термодинамики для химических реакций, протекающих при V,T- onst и Т,р=сопз1, Исходя из этого закона, можно вычислять тепловые эффекты реакций, используя так называемые стандартные величины тепловых эффектов (теплот) образования и тепловых эффектов (теплот) сгорания. Тепловой эффект называется стандартным, если исходные вещества и продукты реакции находятся в стандартном состоянии, за которое принимается устойчивое состояние вещества при р=р°=0,1013 МПа и Т=Т°=298,15 К.
[c.254]
Убыль внутренней энергии U — 112 = — можно определить из опыта, когда система переходит из состояния с энергией в состояние с энергией U2 без совершения работы (при постоянных объеме V и других внешних параметрах Д в сложной системе). Она в этом случае равна — Af/=—0 = количеству выделяющейся теплоты или тепловому эффекту перехода (например, тепловому эффекту реакции в калориметрической бомбе Бертло). Таким образом получаем уравнение Гиббса — Гельмгольца для полной работы системы (против всех сил) при любом изотермическом процессе [c.178]
Приведем пример репления термохимических уравнений для вычисления теплового эффекта реакции неполного сгорания твердого углерода в окись углерода. Это количество теплоты не может быть непосредственно измерено потому, что при окислении углерода образуется смссь окислов СО и Oj. [c.297]
Если реакция происходит при K= onst, то по первому началу Q = U2 — Ui, а тепловой эффект реакции Q= —Q=Vi — U2- Дифференцируя это выражение по Т, получаем уравнение Кирхгофа для температурной зависимости теплоты реакции при изохорных процессах
[c. 298]
Термохимия. Расчет тепловых эффектов химических реакций
1. Термохимия.
Расчет тепловыхэффектов химических
реакций.
2. Закон Гесса.
• Термодинамическая основа закона Гесса –независимость теплового эффекта химической реакции
от способа её проведения.
QP H
QV U
• Закон Гесса – следствие I начала термодинамики.
При постоянном давлении или объеме тепловой
эффект химической реакции зависит только от вида и
состояния исходных веществ и продуктов реакции,
но не зависит от пути протекания процесса.
3. Применение закона Гесса
ММетод термохимических
схем
Метод термохимических
Метод
термохимических
уравнений
Если из одних и тех же
реагентов
можно
получить одни и те же
продукты
различными
способами, то при любом
способе
проведения
химической реакции её
тепловой эффект будет
одинаковым.

Тепловой эффект реакции
можно определить через
известные
тепловые
эффекты других реакций,
если из них возможно
получить искомую.
уравнений
4. Метод термохимических схем
+О2Метод
термохимических
уравнений
Н1
Н2
(1)
(2)
(3)
Н3
+1/2 О2
+1/2 О2
Н2 = -110,53 кДж/моль
Н3 = -282,98 кДж/моль
Сложение уравнений (2) и (3)
дает уравнение (1).
Н2 + Н3 = -393,51 кДж/моль
Н1 = -393,51 кДж/моль
Поэтому:
Н1= Н2 + Н3
5. Следствия из закона Гесса.
Следствие 1. Тепловой эффект химической реакции равенразности энтальпий образования продуктов реакции и
исходных веществ с учетом их стехиометрических
коэффициентов:
r H T0 j f H 0j продуктов i f H i0исх. веществ
j
i
fH
0
i Т — стандартная энтальпия образования i-того вещества при
температуре Т и давлении 1 атм.
• Стандартной
энтальпией образования вещества называют тепловой
эффект реакции образования 1 моля этого вещества из простых
веществ, находящихся в термодинамически устойчивом состоянии.

0
f H 298
Na SiO :
2
3
2 Na кр Si кр 1,5O г Na SiO
2
2
3
Следствие 2. Тепловой эффект химической реакции равен
разности энтальпий сгорания исходных веществ и
продуктов реакции с учетом их стехиометрических
коэффициентов:
0
0
0
r H T i C H i исх.веществ j C H j продуктов
i
0
C H i
Т
j
— стандартная энтальпия сгорания i-того вещества
при температуре Т и давлении 1 атм.
• Стандартной энтальпией сгорания вещества называют
тепловой эффект реакции полного окисления 1 моля этого
вещества.
0
C H 298 C H OH :
2
5
C2H5OH + 3O2 = 2CO2 + 3h3O
7. Зависимость тепловых эффектов химических реакций от температуры.
Теплоемкость.Уравнение Кирхгофа.
• Расчеты тепловых эффектов реакций на основе
следствий из закона Гесса с использованием справочных
термодинамических данных ограничены стандартными
условиями (Р = 1 атм; Т=298 К).

• Тепловые эффекты химических реакций зависят от
температуры,
т.к.
при
изменении
температуры
изменяются теплоемкости веществ – участников реакции.
• Теплоемкость – количество теплоты, необходимое для
нагревания 1 моля или 1 грамма (1 кг) вещества на один
градус.
С – молярная теплоемкость, Дж/(моль•К)
СУД – удельная теплоемкость, Дж/(г•К) или Дж/(кг•К)
По условиям измерения:
СP – изобарная теплоемкость,
СV – изохорная теплоемкость,
• Средние теплоемкости
измеряются на определенном
интервале температур
• Истинные теплоемкости
соответствуют бесконечно
малому изменению температуры
• Изобарная теплоемкость
• Изохорная теплоемкость
Q
Q
С
T2 T1 T
C lim C
T 0
Q
dT
Q
dH
CP
dT
dT
P
Q
dU
СV
dT
dT
V
dH dU d U PV dU d PV d RT
dT
C P CV
R
R
dT dT
dT
dT
dT
dT
PV RT n 1 моль
10.

2
Cp a bT cT c T
2
Cp a bT c T для неорганических веществ
2
C p a bT cT 2 для органических веществ
11. Уравнение Кирхгофа и его интегрирование
d UC
V
dT
d H
C P
dT
T
2
T
2
d H C dT
T
1
P
T
(1)
(2)
1
T2
H T H T C P dT
2
1
(3)
T1
1) ∆СР = const
H T H T C T T
2
1
P 2
1
(4)
CP jCP0 j
(5)
j
продуктов i iCP0 i исх.веществ
12. На практике интегрирование обычно проводят от стандартной температуры 298 К до заданной Т, при которой протекает реакция:
THT H
o
298
C dT
p
298
0
H T0 H 298
C P T 298
(6)
Величина изменения теплоемкости в ходе реакции ∆СР
рассчитывается по уравнению (5) при Т=298 К и Р=1атм.

на основании справочных данных.
Стандартный тепловой эффект реакции
рассчитывается по следствиям из закона Гесса.
2) ∆CP = f(T),
C p a bT cT 2 c T 2
(7)
T2
H T H T a bT cT 2 c T 2 dT
2
1 T
1
H
T
2
T
1
T
2
T
2
2
T
2
adT bTdT cT dT
T
1
T
1
T
1
T
1
c dT
T2
b 2
c 3
2
3
H T H T a T T
T T
T T
2
1
2
1
1
1
2 2
3 2
(8)
1
1
c
T
T
2
1
Т1 298 К ; Т 2 Т
0
HT0 H 298
a T 298
1
1
c
T 298
b 2
c 3
T 298 2
T 2983
2
3
(9)
Т1 298 К ; Т 2 Т
HT0
0
H 298
b 2
c 3
2
a T 298
T 298
T 2983
2
3
1
1
c
T 298
(9)
Т1 0 К ; Т 2 Т
HT0
H 00
b 2 c 3 c
aT
T
T
2
3
T
(10)
Т1 0 К ; Т 2 298 К
H 2980 H 00
b
c
3 с
298 a 298
298
2
3 298
2
(11)
T
d H
0
298
d H
0
10 9 11
T
d H
298
b
298 a 298
2
c
3 с
298
3
298
H 00
0
∆
Закон Гесса.

Химия Закон Гесса.
просмотров — 182
Этот закон был открыт Гессом в 1840 ᴦ. на основании обобщения множества экспериментальных данных.
Формулировка закона Гесса:
Тепловой эффект реакции, протекающей при постоянном давлении (Qp = DН) или при постоянном объеме (QV = DU) и постоянной температуре, определяется только природой и состоянием исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути перехода от исходных веществ к продуктам реакции (ᴛ.ᴇ. реакцию можно проводить в одну, две, три и т.д. стадии).
Закон Гесса основан на том, что Qp и QV – функции состояния (в отличие от Q).
QV = ∆U, V= const,
QP = ∆H, p= const (20)
Рассмотрим процесс перехода от исходных веществ к продуктам реакции при р = const, Т = const. Тогда Qp = DН. Составим так называемый термохимический цикл. Пусть от исходных веществ к продуктам реакции можно перейти тремя различными путями — в одну, две или три стадии:
По закону Гесса DН1 = DН2 + DН3 = DН4 + DН5+ DН6.
Следствия из закона Гесса.
Первое следствие из закона Гесса.
Тепловой эффект реакции равен разности между суммой теплот образования из простых веществ (DfH) продуктов реакции и суммой теплот образования из простых веществ исходных веществ (с учетом стехиометрических коэффициентов).
Математическое выражение для первого следствия из закона Гесса можно записать в следующем виде:
(21)
Теплота образования ∆fН — это тепловой эффект реакции образования 1 моль соединения из простых веществ.
Стандартное состояние характеризуется и давлением р = 1 атм = 1·105Па.
Тепловые эффекты, отнесённые к этим условиям, называются стандартными тепловыми эффектами.
Стандартная энтальпия (теплота) образования соединения из простых веществ (DfH0298) –это есть тепловой эффект реакции образования 1 моль данного соединения из соответствующих количеств простых веществ при стандартных условиях.
Простые вещества-это химические элементы или вещества , взятые в тех агрегатных состояниях или кристаллических модификациях, в которых они устойчивы при стандартном состоянии.
Принято, что для простых веществ DfH0298 = 0.
Второе следствие из закона Гесса.
Тепловой эффект реакции равен разности между суммой теплот сгорания (DcH) исходных веществ и суммой теплот сгорания продуктов реакции (с учетом стехиометрических коэффициентов).
Математическое выражение для вторго следствия из закона Гесса можно записать в следующем виде:
(22)
Стандартная энтальпия (теплота) сгорания соединения (обозначаемая как DcH0298) –это есть тепловой эффект реакции окисления 1 моль данного сединения газообразным молекулярным кислородом при стандартном условиях с образованием соответствующих количеств следующих веществ (если не указано иначе): СО2, газ, Н2Ожидк. , N2, газ,. Hhal,(Cl,Br), SO2 газ. и др.
Единицы измерения [DfН] и [DсН] равны кДж/моль, [n] = моль, [DНреакции] = кДж!
Пример 1.1 Рассчитать тепловые эффекты двух следующих реакций:
а) ;
б) ,
если известны стандартные теплоты образования всех компонентов данных реакций.
Решение. Выполним расчеты для 250С и давления 1 атм, приняв условие постоянства давления в ходе реакций. В этом случае тепловой эффект должен быть равен изменению энтальпии системы:
а) ;
б) .
Пример 1.2 Рассчитать тепловой эффект полиморфного превращения 1 моль графита в алмаз при стандартных условиях, если известны стандартные теплоты сгорания графита и алмаза при Т = 298,15 К и Р = 1атм.
1. ;
2.
Решение. Запишем реакцию полиморфного превращения графита в алмаз:
.
Расчет показывает, что
Следовательно, процесс превращения графита в алмаз при стандартных условиях (если бы он имел место) должен был бы происходить с поглощением небольшого количества тепла.
1.7 Связь между Qp и QV для химических реакций.
Рассмотрим реакцию, протекающую при постоянном давлении p. По определению:
Н º U + pV; тогда
DH = DU + pDV
Qp = QV + pDV
Qp – QV = pDV (23)
В случае если в реакции принимают участие газообразные вещества, то, считая их идеальными газами, с учетом уравнения Менделеева-Клапейрона
pDV = DnгазRT, (24)
можно получить выражения:
DH = DU + DnгазRT или Qp = QV + DnгазRT или Qp – QV = DnгазRT,
где Dnгаз – изменение числа молей газообразных веществ в результате одного пробега реакции,
ᴛ. ᴇ. (25)
Один пробег реакции означает, что в реакцию вступило такое количество молей каждого из веществ, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ соответствует их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.
Читайте также
В 1841 году российский ученый Г. И. Гесс открыл закон. Изменение энтальпии(или тепловой эффект процесса) зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути перехода. Рассмотрим это на примере реакции горения углерода: … [читать подробенее]
Раздел химии, в котором изучают тепловые эффекты химических реакций, называется термохимией. Термохимия оперирует так называемыми термохимическими уравнениями, представляющими собой обычные химические уравнения, в которых указана величина сопровождающего реакцию… [читать подробенее]
ПРИЛОЖЕНИЯ ПЕРВОГО НАЧАЛА ТЕРМОДИНАМИКИ К ХИМИЧЕСКИМ ПРОЦЕССАМПервое начало термодинамики дает возможность рассчитать тепловой эффект химической реакции при различных условиях её проведения.
Тепловой эффект (теплота) химической реакции – количество теплоты,… [читать подробенее]
Понятие о термохимии. Термохимия. Закон Гесса. Термохимические уравнения. Раздел химической термодинамики, посвященный исследованиям тепловых эффектов химических реакций, теплотам фазовых переходов, теплотам растворения веществ, разбавления растворов и т.д.,… [читать подробенее]
ПРИЛОЖЕНИЯ ПЕРВОГО НАЧАЛА ТЕРМОДИНАМИКИ К ХИМИЧЕСКИМ ПРОЦЕССАМПервое начало термодинамики дает возможность рассчитать тепловой эффект химической реакции при различных условиях её проведения. Тепловой эффект (теплота) химической реакции – количество теплоты,… [читать подробенее]
Понятие о термохимии.
Термохимия. Закон Гесса. Термохимические уравнения.
Раздел химической термодинамики, посвященный исследованиям тепловых эффектов химических реакций, теплотам фазовых переходов, теплотам растворения веществ, разбавления растворов и т. д.,… [читать подробенее]
Физическая химия Основы химической термодинамики Химическая кинетика и катализ Химическое равновесие Общие свойства растворов Электрохимические процессы. Гальванический элемент. Коррозия металлов Электрохимические процессы. Электролиз Модуль 2…. [читать подробенее]
Энтальпия. Закон Гесса Принцип эквивалентности теплоты и работы. Первое начало термодинамики Если система совершает круговой процесс, т. е. выйдя из какого-то начального состояния и совершив ряд превращений, возвращается в то же самое… [читать подробенее]
Все химические процессы сопровождаются тепловыми эффектами.
Тепловым эффектом химической реакции называется теплота, выделяемая или поглощаемая в результате превращения исходных веществ в количествах, соответствующих уравнению химической реакции. При этом… [читать подробенее]
ПРИЛОЖЕНИЯ ПЕРВОГО НАЧАЛА ТЕРМОДИНАМИКИ К ХИМИЧЕСКИМ ПРОЦЕССАМ Как известно, большинство химических реакций сопровождаются выделением (экзотермические реакции) либо поглощением (эндотермические реакции) теплоты. Первое начало термодинамики дает… [читать подробенее]
Закон Гесса.
Г.И.Гесс (1840) описал закон, получивший его имя и являющийся основным законом термохимии. Закон Гесса устанавливает, что если из данных исходных веществ можно различными путями получить заданные конечные продукты, то независимо от путей получения, ᴛ.ᴇ. от вида промежуточных реакций, суммарный тепловой эффект для всех путей будет одним и тем же.
Иначе говоря, тепловой эффект химических реакций зависит только от вида и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути перехода.
Закон Гесса является вполне строгим только для процессов, протекающих при постоянном объёме (когда тепловой эффект равен ΔU) или при постоянном давлении (когда тепловой эффект равен ΔН). Для этих процессов он легко выводится из общего уравнения первого начала (закон Гесса был установлен раньше, чем было введено уравнение первого начала).
Для большей наглядности в качестве исходных веществ возьмем кислород и уголь (считая его чистым углеродом), а в качестве конечного продукта СО2 (рис.1). Переход от исходных веществ к конечному можно осуществить, непосредственно сжигая уголь до СО2. Но можно также провести процесс в две стадии, получая в первой из них СО и сжигая затем СО во второй стадии до СО2. (При работе газогенераторного двигателя, к примеру в газогенераторном автомобиле, горючее сжигается в генераторе до СО, а уже СО сгорает до СО2 в цилиндрах мотора).
Все эти три процесса находят широкое применение в практике. Закон Гесса позволяет связать тепловые эффекты этих трех процессов простым уравнением:
ΔН1=ΔН2+ΔН3
пользуясь которым легко определить один из них, в случае если другие два известны. В нашем случае можно сравнительно легко измерить тепловые эффекты первого и третьего процессов, но сжигание угля до окиси углерода при невысоких температурах затруднительно. По этой причине возможность определить его тепловой эффект расчетным путем является весьма ценной. Из предыдущего получаем:
ΔН2=ΔН1 -ΔН3 (1.4)
Численные значения ΔН1и ΔН2 зависят от вида применяемого угля. Величина ΔН3 с этим, очевидно, не связана. Количество теплоты, выделяющейся при сгорании одного моля СО при постоянном давлении, составляет 67,636 ккал (при 25°С).
Рис.1. Схема, иллюстрирующая закон Гесса в приложении к реакции окисления угля до СО2
Пусть, к примеру, нас интересует величина ΔН2 при 25 °С для угля, для которого при этой температуре ΔН1 равно —94,0 ккал/моль. Согласно уравнению, определяем:
ΔН2= — 94,0 + 67,6 = — 26,4 ккал/моль
Закон Гесса широко применяется при различных термохимических расчетах; он дает возможность вычислить тепловые эффекты процессов, для которых экспериментальные данные отсутствуют, а во многих случаях — и для таких, для которых они не бывают измерены в нужных условиях, или когда процессы еще не осуществлялись. Это относится как к химическим реакциям, так и к процессам растворения, испарения, кристаллизации, адсорбции и др.
Размещено на реф.рф
При этом, применяя данный закон, следует строго соблюдать условия, лежащие в его основе.
Прежде всего крайне важно , чтобы в обоих процессах были действительно одинаковы начальные состояния и действительно одинаковы конечные состояния. При этом одинаковыми должны быть не только химические составы продуктов, но и условия их существования (температура, давление и пр.) и агрегатноесостояние, а для кристаллических веществ – также и кристаллическая модификация. Так, образование одного моля газообразной и одного моля жидкой Н2О из Н2 и О2 при 25 °С сопровождается выделением соответственно 57,798 и 68,317 ккал; разность составляет 10,519 ккал и равна теплоте испарения моля воды в этих условиях. При точных расчетах в случае, в случае если какие-либо из веществ, участвующих в реакциях, находятся в высокодисперсном (т. е. сильно раздробленном) состоянии, значительной оказывается иногда даже и одинаковость степени дисперсности веществ и пр.
Очевидно, тепловой эффект будет различен также в зависимости от того, будут ли получаемые или исходные вещества находиться в чистом состоянии или в растворе, отличаясь на величину теплоты растворения.
Опытное определение тепловых эффектов.
Для определения тепловых эффектов, сопровождающих химические реакции, применяются специальные приборы, называемые калориметрами. Калориметрическое определение ведется так, чтобы вся химическая энергия выделялась в виде теплоты или частично затрачивалась па совершение внешней работы расширения газа, которая должна быть учтена. Химическая реакция ведется в сосуде Дьюара. Он представляет собой стеклянный сосуд с посеребренными изнутри двойными стенками, из пространства между которыми выкачан воздух, вследствие чего стенки сосуда почти не проводят теплоты. Для более равномерного теплообмена с окружающей средой сосуд все же помещают обычно в большой термостат, наполненный водой. Во время опыта температура термостата поддерживается постоянной. Сосуд покрыт медной крышкой с тремя отверстиями: для термометра, мешалки и для пробирки. В сосуд и пробирку помещают навески реагирующих веществ, где они находятся до тех пор, пока не уравняется температура всех частей прибора. Определив температуру реагирующих веществ до начала реакции, проводят реакцию и определяют температуру в калориметре после реакции.
Зная теплоемкость системы (которая определяется предварительно), можно вычислить количество тепла, приобретенного содержимым калориметра по время реакции, и отсюда — тепловой эффект реакции.
При экспериментальном определении тепловых эффектов химических реакций возникают ошибки и неточности, обусловленные главным образом теплообменом прибора с внешней средой. Чтобы уменьшить теплообмен, ведут реакцию возможно быстрее и температуру калориметра в начале опыта поддерживают по возможности равной температуре воздуха и лаборатории. При определении изменения температуры тоже может появиться ряд неточностей. Большей частью для измерения температуры пользуются специальными калориметрическими термометрами. Вместе с тем, так как не весь столбик ртути находится при той температуре, какая имеется в калориметре, крайне важно делать поправку на ʼʼвыступающий столбикʼʼ. Об этих поправках, а также о предосторожностях, которые крайне важно соблюдать, чтобы получить верные результаты, сказано подробно в специальных руководствах по практическому проведению термохимических измерений.
На базе калориметрических определений накоплено много данных о тепловых эффектах различных химических реакций, процессов растворения, плавления, испарения и пр.
Читайте также
Понятие внутренней энергии и энтальпии чистого вещества
-
Химическое содержание может быть характеризовано стандартной энтальпией образования
– энтальпия образования 1 моль соединения из простых веществ в стандартных условиях
– для простых. .. [читать подробнее].
Энтальпия химических реакций зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов и не зависит от пути процесса при следующих условиях 1) Р или V = const 2) Единственным видом работы является объемная 3) Температура исходных веществ равна температуре продуктов … [читать подробнее].
В основе термохимических расчетов лежит закон Гесса (1840 г) – тепловой эффект реакции зависит только от состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от количества стадий перехода исходных веществ в продукты реакции. Разберем данный вопрос на примере… [читать подробнее].
В термохимии количество теплоты Q, которая выделяется или поглощается в результате химической реакции, называется тепловым эффектом. Реакции, протекающие с выделением тепла, называются экзотермическими (Q>0), а с поглощением тепла — эндотермическими (Q<0).
В… [читать подробнее].
Герман Иванович Гесс, профессор Петербургского университета, в 1841г. сформулировал закон, который лежит в основе всех термодинамических расчетов. Тепловой эффект зависит только от состояния исходных и конечных продуктов, но не Зависит от пути процесса, т.е. от числа и… [читать подробнее].
ПРИЛОЖЕНИЯ ПЕРВОГО НАЧАЛА ТЕРМОДИНАМИКИ К ХИМИЧЕСКИМ ПРОЦЕССАМ Лекция №2. Как известно, большинство химических реакций сопровождаются выделением (экзотермические реакции) либо поглощением (эндотермические реакции) теплоты. Первое начало… [читать подробнее].
Первый закон термодинамики
Взаимосвязь между внутренней энергией, теплотой и работой устанавливает первый закон (начало) термодинамики. Его математическое выражение:
Q = DU + A,
или для бесконечно малого изменения
dQ = dU + dA . (2)
Это означает, что теплота Q,… [читать подробнее].
Первый закон термодинамики Взаимосвязь между внутренней энергией, теплотой и работой устанавливает первый закон (начало) термодинамики. Его математическое выражение: Q = DU + A, или для бесконечно малого изменения dQ = dU + dA . (2) Это означает, что теплота Q,… [читать подробнее].
Этот закон был открыт Гессом в 1840 г. на основании обобщения множества экспериментальных данных. Формулировка закона Гесса: Тепловой эффект реакции, протекающей при постоянном давлении (Qp = DН) или при постоянном объеме (QV = DU) и постоянной температуре, определяется только… [читать подробнее].
Особенности термохимических уравнений.
Термохимические уравнения
Термохимические уравнения реакций — уравнения, в которых указан тепловой эффект, условия реакций и агрегатные состояния веществ. Обычно в качестве теплового эффекта… [читать подробнее].
Энтальпия — Chemistry LibreTexts
Когда процесс происходит при постоянном давлении, выделяемое тепло (либо выделяющееся, либо поглощаемое) равно изменению энтальпии. Энтальпия (\(H\)) представляет собой сумму внутренней энергии (\(U\)) и произведения давления и объема (\(PV\)) по уравнению:
\[H = U + PV\]
Когда процесс происходит при постоянном давлении, выделяемое тепло (либо выделяющееся, либо поглощаемое) равно изменению энтальпии. Энтальпия — это функция состояния, которая полностью зависит от функций состояния \(T\), \(P\) и \(U\).Энтальпия обычно выражается как изменение энтальпии (\(\Delta H\)) процесса между начальным и конечным состояниями:
\[\Дельта H = ΔU + ΔPV \]
Если температура и давление в процессе остаются постоянными, а работа ограничивается работой давление-объем, то изменение энтальпии определяется уравнением:
\[ \Дельта H = ΔU + PΔV \]
Также при постоянном давлении тепловой поток (\(q\)) для процесса равен изменению энтальпии, определяемому уравнением:
\[ \Дельта H = q \]
Глядя на то, является ли q экзотермическим или эндотермическим, мы можем определить соотношение между \(\Delta H\) и \(q\). Если реакция поглощает тепло, она является эндотермической, что означает, что реакция потребляет тепло из окружающей среды, поэтому \(q > 0\) (положительно). Следовательно, при постоянной температуре и давлении, согласно приведенному выше уравнению, если q положительно, то \(\Delta H\) также положительно. И то же самое относится к тому, что если реакция выделяет тепло, то она экзотермическая, то есть система отдает тепло окружающей среде, поэтому \(q <0\) (отрицательно). Если \(q\) отрицательно, то \(\Delta H\) также будет отрицательным.
Изменение энтальпии, сопровождающее изменение состояния
Когда жидкость испаряется, жидкость должна поглощать тепло из окружающей среды, чтобы заменить энергию, забираемую испаряющимися молекулами, чтобы температура оставалась постоянной.Эта теплота, необходимая для испарения жидкости, называется энтальпией парообразования (или теплотой парообразования). Например, энтальпия испарения одного моля воды равна:
.ΔH = 44,0 кДж при 298 К
Когда твердое тело плавится, необходимая энергия также называется энтальпией плавления (или теплотой плавления). Например, энтальпия одного моля льда равна:
ΔH = 6,01 кДж при 273,15 К
\[\Delta{H} = \Delta{U} + p\Delta{V} \label{1}\]
Энтальпия также может быть выражена как молярная энтальпия, \(\Delta{H}_m\), путем деления энтальпии или изменения энтальпии на количество молей.Энтальпия является функцией состояния. Это означает, что когда система переходит из одного состояния в другое, изменение энтальпии не зависит от пути между двумя состояниями системы.
Если в системе нет работы, не связанной с расширением, и давление остается постоянным, то изменение энтальпии будет равно количеству тепла, потребляемого или выделяемого системой (q).
\[\Delta{H} = q \label{2}\]
Это соотношение может помочь определить, является ли реакция эндотермической или экзотермической.При постоянном давлении происходит эндотермическая реакция, когда тепло поглощается. Это означает, что система потребляет тепло из окружающей среды, поэтому \(q\) больше нуля. Следовательно, согласно второму уравнению, \(\Delta{H}\) также будет больше нуля. С другой стороны, при экзотермической реакции при постоянном давлении выделяется тепло. Это означает, что система отдает тепло окружающей среде, поэтому \(q\) меньше нуля. Кроме того, \(\Delta{H}\) будет меньше нуля.
Влияние температуры на энтальпию
При повышении температуры количество молекулярных взаимодействий также увеличивается.Когда число взаимодействий увеличивается, внутренняя энергия системы возрастает. Согласно первому приведенному уравнению, если внутренняя энергия (\(U\)) увеличивается, то \(\Delta{H}\) увеличивается с повышением температуры. Мы можем использовать уравнение для теплоемкости и уравнение 2, чтобы вывести это соотношение.
\[C = \dfrac{q}{\Delta{T}} \label{3}\]
При постоянном давлении подставьте уравнение \ref{2} в уравнение \ref{3}:
\[C_p = \left( \dfrac{\Delta{H}}{\Delta{T}} \right)_P \label{4}\]
, где нижний индекс \(P\) указывает на то, что производная производится при постоянном давлении.о_{вап}}\]
Энтальпия конденсации обратна энтальпии испарения, а энтальпия замерзания обратна энтальпии плавления. Изменение энтальпии обратного фазового перехода равно отрицательному изменению энтальпии прямого фазового перехода. Также изменение энтальпии полного процесса представляет собой сумму изменений энтальпии для каждого из фазовых переходов, включенных в процесс.
Внешние ссылки
- Канагаратна, Себастьян Г.«Наглядное пособие по расчету энтальпии» J. Chem. Образовательный 2000 77 1178.
- Kennedy Sr., Alvin P. «Определение энтальпии испарения с использованием микроволновой печи» J. Chem. Образовательный 1997 74 1231.
- Трептов, Ричард С. «Как изменились термодинамические данные и константы равновесия, когда стандартное давление стало равным 1 бару» J. Chem. Образовательный 1999 76 212.
- Йи, Л., Шэн-Лу, К., Сун-Шэн, Цюй. «Некоторые взгляды на внутреннюю энергию и энтальпию газов». Дж. Хим. Образовательный 1995 : 72, 408.
Каталожные номера
- Аткинс, Питер и де Паула, Хулио; Физическая химия для наук о жизни, США, 2006. Кэтрин Херли .
- Петруччи и др. Общие принципы химии и современные приложения. 9-е изд. Река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл, 2007 г.
Проблемы
- Рассчитайте энтальпию (ΔH) процесса, в котором 45.0 г воды превращается из жидкости при 10°C в пар при 25°C.
Раствор
Часть 1: Вода для отопления от 10,0 до 25,0 °C
ΔкДж = 45,0 г ч30 x (4,184 Дж/гH 2 O °C) x (25,0 — 10,0) °C x 1 кДж/1000 Дж = 2,82 кДж
Часть 2: Испарение воды при 25,0 °C
ΔkJ = 45,0 г H 2 O x 1 моль H 2 O/18,02 г H 2 O x 44,0 кДж/1 моль H 2 O = 110 кДж
Часть 3: Изменение полной энтальпии
ΔH = 2.82 кДж + 110 кДж
Авторы и атрибуты
- Кэтрин Херли (UCD), Дженнифер Шами (UCD)
8.

Когда происходят физические или химические изменения, они обычно сопровождаются передачей энергии. Закон сохранения энергии гласит, что в любом физическом или химическом процессе энергия не создается и не уничтожается. Другими словами, вся энергия во Вселенной сохраняется.Чтобы лучше понять изменения энергии, происходящие во время реакции, нам нужно определить две части вселенной, называемые системой и окружающей средой. Система — это определенная часть материи в данном пространстве, которая изучается в ходе эксперимента или наблюдения. окружение — это все во вселенной, что не является частью системы. С практической точки зрения для химика-лаборанта система — это конкретные химические вещества, вступающие в реакцию, а окружающая среда — это непосредственная близость внутри помещения.В ходе большинства процессов происходит обмен энергией между системой и окружающей средой. Если система теряет определенное количество энергии, такое же количество энергии получает окружающая среда. Если система получает определенное количество энергии, эта энергия поступает из окружающей среды.
Химическая реакция или физическое изменение являются эндотермическими , если тепло поглощается системой из окружающей среды. В ходе эндотермического процесса система получает тепло от окружающей среды, поэтому температура окружающей среды снижается.Количество теплоты для процесса обозначается буквой \(q\). Знак \(q\) для эндотермического процесса положителен, так как система набирает тепло. Химическая реакция или физическое изменение экзотермические , если тепло выделяется системой в окружающую среду. Поскольку окружающая среда получает тепло от системы, температура окружающей среды увеличивается. Знак \(q\) для экзотермического процесса отрицательный, так как система теряет тепло.
Рисунок \(\PageIndex{1}\): (A) Эндотермическая реакция.
Энтальпия
Тепловые изменения в химических реакциях часто измеряют в лаборатории в условиях, когда реагирующая система открыта для атмосферы. В этом случае система находится под постоянным давлением. Энтальпия \(\left( H \right)\) — теплосодержание системы при постоянном давлении. Химики обычно измеряют изменения энтальпии химических систем по мере того, как реагенты превращаются в продукты. Теплота, которая поглощается или выделяется в результате реакции при постоянном давлении, равна изменению энтальпии и обозначается символом \(\Delta H\).Если не указано иное, предполагается, что все реакции в этом материале происходят при постоянном давлении.
Изменение энтальпии реакции является мерой различия энтальпии реагентов и продуктов. Энтальпия системы определяется энергиями, необходимыми для разрыва химических связей, и энергиями, необходимыми для образования химических связей. Чтобы разорвать химические связи, в систему необходимо вложить энергию, так как в большинстве случаев они не распадаются самопроизвольно. Формирование связи для производства продуктов потребует высвобождения энергии.Изменение энтальпии показывает компромисс между этими двумя процессами. Требуется ли больше энергии для разрыва связей, чем для их образования? Если да, то реакция эндотермическая и изменение энтальпии положительное. Если при образовании связи выделяется больше энергии, чем требуется для разрыва связи, реакция является экзотермической, а энтальпия отрицательна.
Несколько факторов влияют на энтальпию системы. Энтальпия — обширное свойство, частично определяемое количеством материала, с которым мы работаем.Состояние реагентов и продуктов (твердые, жидкие или газообразные) влияет на значение энтальпии системы. Направление реакции влияет на величину энтальпии. Реакция, протекающая в обратном направлении, имеет такое же численное значение энтальпии, но противоположный знак.
Термохимическое уравнение
При сгорании газообразного метана выделяется тепло, что делает реакцию экзотермической. В частности, при сгорании \(1 \: \text{моль}\) метана выделяется 890,4 кДж тепловой энергии.Эта информация может быть показана как часть сбалансированного уравнения:
\[\ce{CH_4} \влево( g \вправо) + 2 \ce{O_2} \влево( g \вправо) \rightarrow \ce{CO_2} \влево(g \вправо) + 2 \ce{H_2O} \влево( л \вправо) + 890,4 \: \text{кДж}\номер\]
Уравнение говорит нам, что \(1 \: \text{моль}\) метана соединяется с \(2 \: \text{моль}\) кислорода с образованием \(1 \: \text{моль}\) углекислого газа и \(2 \: \text{моль}\) воды. При этом выделяется \(890,4 \: \text{кДж}\), поэтому его записывают как продукт реакции.Термохимическое уравнение — это химическое уравнение, которое включает изменение энтальпии реакции. Процесс в приведенном выше термохимическом уравнении можно наглядно показать на рисунке \(\PageIndex{2}\).
Рисунок \(\PageIndex{2}\): (A) Когда реагенты превращаются в продукты экзотермической реакции, энтальпия выделяется в окружающую среду. Изменение энтальпии реакции отрицательно.
В примере со сгоранием метана изменение энтальпии отрицательно, поскольку система выделяет тепло. Следовательно, общая энтальпия системы уменьшается. Теплота реакции — это изменение энтальпии химической реакции. В приведенном выше случае теплота реакции равна \(-890,4 \: \text{кДж}\). Термохимическую реакцию также можно записать так:
\[\ce{CH_4} \влево( g \вправо) + 2 \ce{O_2} \влево( g \вправо) \rightarrow \ce{CO_2} \влево(g \вправо) + 2 \ce{H_2O} \влево( л \вправо) \: \: \: \: \: \Дельта H = -890.4 \: \текст{кДж}\номер\]
Теплота реакции обычно измеряется в килоджоулях. Важно включить физические состояния реагентов и продуктов в термохимическое уравнение, поскольку значение \(\Delta H\) зависит от этих состояний.
Эндотермические реакции поглощают энергию из окружающей среды по мере протекания реакции. Когда \(1 \: \text{моль}\) карбоната кальция разлагается на \(1 \: \text{моль}\) оксида кальция и \(1 \: \text{моль}\) углекислого газа, \(177.8 \: \text{кДж}\) теплоты поглощается. Процесс наглядно показан на рисунке \(\PageIndex{2B}\). Термохимическая реакция показана ниже.
\[\ce{CaCO_3} \left( s \right) + 177,8 \: \text{kJ} \rightarrow \ce{CaO} \left( s \right) + \ce{CO_2} \left( g \right )\номер \]
Поскольку теплота поглощается системой, \(177,8 \: \text{кДж}\) записывается как реагент. Теплота реакции положительна для эндотермической реакции.
\[\ce{CaCO_3} \left( s \right) \rightarrow \ce{CaO} \left( s \right) + \ce{CO_2} \left( g \right) \: \: \: \: \: \Дельта H = 177.8 \: \text{кДж}\номер\]
Способ записи реакции влияет на значение изменения энтальпии реакции. Многие реакции обратимы, а это означает, что продукт(ы) реакции способны объединять и реформировать реагент(ы). Если реакция написана в обратном направлении, знак \(\Delta H\) меняется. Например, мы можем написать уравнение реакции оксида кальция с углекислым газом с образованием карбоната кальция.
\[\ce{CaO} \left( s \right) + \ce{CO_2} \left( g \right) \rightarrow \ce{CaCO_3} \left( s \right) + 177.8 \: \text{кДж}\номер\]
Реакция экзотермическая, поэтому знак изменения энтальпии отрицательный.
\[\ce{CaO} \left( s \right) + \ce{CO_2} \left( g \right) \rightarrow \ce{CaCO_3} \left( s \right) \: \: \: \: \: \Дельта H = -177,8 \: \text{кДж}\номер\]
Стехиометрические расчеты и изменение энтальпии
Химические задачи, связанные с изменением энтальпии, могут быть решены методами, аналогичными задачам стехиометрии. Обратимся снова к реакции горения метана.Поскольку при реакции \(1 \: \text{моль}\) метана выделяется \(890,4 \: \text{кДж}\), реакция \(2 \: \text{моль}\) метана будет выпуск \(2 \times 890,4 \: \text{kJ} = 1781 \: \text{kJ}\). Реакция \(0,5 \: \text{моль}\) метана высвободит \(\frac{890,4 \: \text{кДж}}{2} = 445,2 \: \text{кДж}\). Как и в других задачах стехиометрии, моли реагента или продукта могут быть связаны с массой или объемом.
Пример \(\PageIndex{1}\)
Газообразный диоксид серы реагирует с кислородом с образованием триоксида серы в результате экзотермической реакции в соответствии со следующим термохимическим уравнением.
\[2 \ce{SO_2} \left( g \right) + \ce{O_2} \left( g \right) \rightarrow 2 \ce{SO_3} \left( g \right) + 198 \: \text {кДж} \номер\неномер \]
Рассчитайте изменение энтальпии при взаимодействии \(58,0 \: \text{г}\) диоксида серы с избытком кислорода.
Раствор
Шаг 1: Перечислите известные количества и спланируйте проблему.
- Масса \(\ce{SO_2} = 58,0 \: \text{g}\)
- Молярная масса \(\ce{SO_2} = 64.07 \: \text{г/моль}\)
- \(\Delta H = -198 \: \text{kJ}\) для реакции \(2 \: \text{mol} \: \ce{SO_2}\)
Неизвестно
- \(\Delta H = ? \: \text{кДж}\)
Расчет требует двух шагов. Масса \(\ce{SO_2}\) преобразуется в моли. Затем количество молей \(\ce{SO_2}\) умножается на коэффициент преобразования \(\left( \frac{-198 \: \text{kJ}}{2 \: \text{mol} \: \ ce{SO_2}} \right)\).
Шаг 2: Решить.
\[\Delta H = 58,0 \: \text{g} \: \ce{SO_2} \times \frac{1 \: \text{моль} \: \ce{SO_2}}{64,07 \: \text{ г} \: \ce{SO_2}} \times \frac{-198 \: \text{кДж}}{2 \: \text{моль} \: \ce{SO_2}} = 89,6 \: \text{кДж } \номер\неномер \]
Шаг 3: Подумайте о своем результате.
Масса диоксида серы чуть меньше \(1\:\text{моль}\). Поскольку \(198 \: \text{кДж}\) выделяется на каждые \(2 \: \text{моль}\) вступившего в реакцию \(\ce{SO_2}\), тепло, выделяющееся примерно при \(1 \: \text{mol}\) реагирует, это половина от 198.\(89,6 \: \text{кДж}\) чуть меньше половины 198. Знак \(\Delta H\) отрицательный, поскольку реакция экзотермическая.
Взносы и ссылки
Эта страница была создана на основе контента следующих авторов и отредактирована (тематически или подробно) командой разработчиков LibreTexts в соответствии со стилем, презентацией и качеством платформы:
тепло реакции | химия
теплота реакции , количество теплоты, которое необходимо добавить или отвести во время химической реакции, чтобы поддерживать все присутствующие вещества при одной и той же температуре. Если давление в сосуде, содержащем реагирующую систему, поддерживается на постоянном уровне, то измеренная теплота реакции также представляет собой изменение термодинамической величины, называемой энтальпией, или теплоемкостью, сопровождающее процесс — , т. е. разность между энтальпией веществ, присутствующих в конце реакции, и энтальпий веществ, присутствующих в начале реакции. Таким образом, теплота реакции, определяемая при постоянном давлении, также обозначается как энтальпия реакции, обозначаемая символом Δ H .Если теплота реакции положительна, то говорят, что реакция эндотермическая; если отрицательный, экзотермический.
Прогнозирование и измерение тепловых эффектов, сопровождающих химические изменения, важны для понимания и использования химических реакций. Если сосуд, содержащий реагирующую систему, изолирован так, что тепло не поступает в систему и не выходит из нее (адиабатические условия), тепловой эффект, сопровождающий превращение, может проявляться в повышении или понижении температуры, в зависимости от обстоятельств. присутствующих веществ.Точные значения теплот реакций необходимы для правильного проектирования оборудования, используемого в химических процессах.
Подробнее по этой теме
термодинамика: энтальпия и теплота реакции
Как обсуждалось выше, изменение свободной энергии Wmax = −ΔG соответствует максимально возможной полезной…
Поскольку измерение теплоты для каждой протекающей реакции нецелесообразно, а для некоторых реакций такое измерение может быть даже неосуществимым, принято оценивать теплоту реакции на основе подходящих комбинаций скомпилированных стандартных тепловых данных.Эти данные обычно принимают в виде стандартных теплот образования и теплот сгорания. Стандартная теплота образования определяется как количество тепла, поглощенного или выделенного при 25°C (77°F) и давлении в одну атмосферу, когда один моль соединения образуется из составляющих его элементов, причем каждое вещество находится в своем нормальном физическом состоянии. (газообразное, жидкое или твердое). Теплоте образования элемента произвольно присваивается нулевое значение. Стандартная теплота сгорания определяется аналогичным образом как количество тепла, выделяющегося при 25°С и давлении в одну атмосферу, когда один моль вещества сгорает в избытке кислорода.Метод расчета теплот реакций по измеренным значениям теплот образования и сгорания основан на принципе, известном как закон суммирования теплот Гесса.
Калориметр постоянного давления — Большая Химическая Энциклопедия
Рассчитайте теплопередачу Q от бомбового калориметра (постоянный объем) или калориметра с постоянным потоком (постоянное давление), Qp, исходя из теоретических или экспериментальных данных. [Pg.448] Термохимия Большинство химических реакций связаны с поглощением или выделением тепла.При постоянном давлении изменение теплоты равно изменению энтальпии. Изменение теплоты измеряется калориметром. Калориметры постоянного давления и постоянного объема являются приборами для измерения тепловых изменений в указанных условиях. [Pg.171]
Это рабочее уравнение для калориметра постоянного объема. В качестве альтернативы калориметр может поддерживаться при постоянном давлении p, равном внешнему давлению p, и в этом случае… [Pg.1900]
Теплоемкость газа при постоянном давлении в проточном калориметре не определяется однозначно.Повышение температуры определяется для известной мощности, подводимой к газу, протекающему с известной скоростью. Для газов при давлении выше примерно 5 МПа Маги и др. [13] недавно описали адиабатический калориметр с двойной бомбой для измерения Cy. [Pg.1907]
Термохимия занимается изучением тепловых эффектов, связанных с фазовыми превращениями, образованием химических соединений или растворов и химическими реакциями в целом. Количество выделившегося (или поглощенного) тепла (Q) обычно измеряют либо в бомбовом калориметре периодического действия при фиксированном объеме, либо в калориметре с постоянным потоком при постоянном давлении. В этих условиях работы Q = Q, = AU (чистое изменение внутренней энергии системы) для бомбового калориметра, а Q Qp = AH (чистое изменение энтальпии системы) для проточного калориметра. Для чистого вещества. [Pg.351]
Как отмечалось ранее, для реакции при постоянном давлении, например, происходящей в калориметре с открытой кофейной чашкой, тепловой поток равен изменению энтальпии. Если реакция протекает при постоянном объеме (как в случае с закрытым бомбовым калориметром) и при этом не совершается никакой механической или электрической работы, то работа не совершается.В этих условиях при w = 0 тепловой поток равен изменению энергии AE. Следовательно, мы имеем… [Pg.216]
В реакции горения, проводимой в калориметре на рис. 7-2, объем системы поддерживается постоянным, а давление может изменяться, поскольку реакционная камера герметична. В проведенных вами лабораторных экспериментах вы поддерживали постоянное давление, оставляя систему открытой для окружающей среды. В таком эксперименте громкость может измениться. Между этими двумя типами измерений есть небольшая разница.Разница возникает из-за энергии, используемой, когда система расширяется против атмосферного давления. В калориметре постоянного объема такого расширения нет, следовательно, этого вклада в теплоту реакции нет. Эксперименты показывают, что эта разница обычно невелика. Однако символ AH представляет собой тепловой эффект, сопровождающий химическую реакцию, проводимую при постоянном давлении — условие, которое мы обычно имеем, когда реакция происходит в открытом стакане. [Pg.112]
Поскольку эти процессы смешивания происходят при постоянном давлении, // теплота выделяется или поглощается при смешивании.Обычно его измеряют в смесительном калориметре. Избыточную свободную энергию Гиббса обычно получают из измерений фазовых равновесий, которые определяют активность каждого компонента в смесиb, а S затем получают из уравнения (7.17). Избыточные объемы обычно получаются… [Pg.329]
РИСУНОК 6.11 Энергия, выделяемая или поглощаемая в виде тепла в результате реакции при постоянном давлении, может быть измерена с помощью этого простого калориметра. Внешняя чашка из полистирола действует как дополнительный слой изоляции, чтобы гарантировать, что тепло не входит и не выходит из внутренней чашки.Количество энергии, выделяемой или поглощаемой в виде тепла, пропорционально изменению температуры калориметра. [Pg.345]
Следствием этого уравнения является то, что, поскольку химические реакции обычно происходят при постоянном давлении в сосудах, открытых в атмосферу, теплота, которую они выделяют или потребляют, может быть приравнена к изменению энтальпии системы. Отсюда следует, что если мы изучаем реакцию в калориметре, который открыт для атмосферы (такой, как изображен на рис. 6.11), то измерение повышения его температуры дает нам изменение энтальпии, сопровождающее реакцию.Например, если в результате реакции в таком калориметре выделяется 1,25 кДж теплоты, то можно записать AH = q — —1,25 кДж. [Pg.352]
При сгорании 0,113 г бензола C6H6 в избытке кислорода в калиброванном калориметре постоянного давления с теплоемкостью 551 Дж-(°C) I температура калориметра повышается на 8,60°C . Напишите термохимическое уравнение для… [Pg.361]
СТРАТЕГИЯ Теплота, выделяющаяся в результате реакции при постоянном давлении, рассчитывается как изменение температуры, умноженное на теплоемкость калориметра.Используйте молярную массу одного вида, чтобы преобразовать выделяющееся тепло в энтальпию реакции, соответствующую термохимическому уравнению, как написано. Если температура повышается,… [Pg.361]
Самопроверка 6.11A Когда 0,231 г фосфора реагирует с хлором с образованием треххлористого фосфора PC1 в калориметре постоянного давления с теплоемкостью 216 Дж-(° В)1 температура калориметра повышается на 11,06°С. Напишите термохимическое уравнение реакции. [Pg.362]
Мы видели, что калориметр постоянного давления и бомбовый калориметр постоянного объема измеряют изменения в различных функциях состояния при постоянном объеме, теплопередача интерпретируется как AU при постоянном давлении, она интерпретируется как AH.Однако иногда необходимо преобразовать измеренное значение AU в AH. Например, легко измерить теплоту, выделяющуюся при сгорании глюкозы в бомбовом калориметре, но чтобы использовать эту информацию для оценки энергетических изменений в обмене веществ, происходящих при постоянном давлении, нам нужна энтальпия реакции. [Pg.362]
Калориметрия при постоянном давлении требует только термоизолированного контейнера и термометра. Простой и недорогой калориметр постоянного давления можно сделать, используя две вложенные друг в друга чашки из пенопласта.На рис. 6-16 показан пример. Во внутренней чашке находятся водяная баня, магнитная мешалка и реагенты. Термометр вставляется через крышку. Внешняя чашка обеспечивает дополнительную теплоизоляцию. [Pg.390]
Калориметр постоянного давления может быть собран из двух чашек St3Tofoam, крышки, мешалки и термометра. [стр.391]
C06-0015. Когда 10,00 мл 1,00 М раствора HCl смешивают со 115 мл 0,100 М раствора NaOH в калориметре постоянного давления, температура повышается с 22.от 45°С до 23,25°С. Считая, что теплоемкость калориметра такая же, как у 125 г воды, вычислить q для этой реакции. [Pg.393]
На рис. 6-17 показан калориметр постоянного объема, который часто используется для измерения q реакций горения. Образец сжигаемого вещества помещают внутрь герметичного калориметра в присутствии избытка газообразного кислорода. Когда образец горит, энергия перетекает от химических веществ к калориметру. Как и в калориметре постоянного давления, калориметр хорошо изолирован от окружающей среды, поэтому все тепло, выделяемое химическими веществами, поглощается калориметром.Изменение температуры калориметра с теплоемкостью калориметра дает количество тепла, выделяющегося в реакции. [Pg.393]
Чтобы определить AE, используя измеренные значения q, мы также должны знать w. Однако, поскольку теплота и работа являются функциями пути, мы поступаем иначе при постоянном объеме, чем при постоянном давлении. Чтобы различать эти разные пути, мы используем нижний индекс v для калориметрии постоянного объема и нижний индекс p для калориметрии постоянного давления. Это дает разные выражения для двух t q)es калориметров. .. [Pg.396]
A — (jv(Constaiit — объемный процесс) Для калориметра постоянного давления объем реагирующих химических веществ может измениться, поэтому Wp 0 и должно быть оценено. Мы делаем это в разделе 6- 1. [Pg.396]
C06-0018. Добавление 1,530X10 Дж электрической энергии к калориметру постоянного давления изменяет температуру воды с 20,50°C до 21,85°C. При растворении 1,75 г твердой соли в воды температура падает с 21,85 °С до 21,44 °С.Найти значение gp для процесса растворения.[Pg.399]
Всякий раз, когда химический процесс происходит при постоянном давлении, объем может изменяться, особенно когда речь идет о газах. Например, в калориметре постоянного давления химическая система может расширяться или сжиматься. При таком изменении объема система движется против силы постоянного давления. Поскольку работа равна произведению силы на перемещение, w = F d, это означает, что работа совершается всякий раз, когда происходит изменение объема при постоянном давлении. [Pg. 399]
Когда реакция происходит в калориметре постоянного давления, внешнее давление фиксировано, но объем химической системы может изменяться, поэтому выполняется работа.[Pg.400]
Как показывает пример, 20,0 г Nh5NO3 поглощает 5,28 кДж энергии при растворении соединения в калориметре постоянного давления. Эта информация позволяет нам вычислить изменение молярной энтальпии растворения… [Pg.401]
C06-0031. Напишите абзац, описывающий, что происходит с энергией, высвобождаемой во время химической реакции, протекающей в калориметре постоянного давления. [стр.420]
C06-0069. Калориметры постоянного давления можно калибровать с помощью электрического нагрева.Когда калориметр… [Pg.424]
CO6-OIIO. Образец неизвестного металла массой 44,0 г при температуре 100,0 °C помещают в калориметр постоянного давления… [Pg.428]
Калориметр в виде кофейной чашки можно использовать для измерения тепловых изменений в реакциях, открытых для атмосфера, qp, реакции постоянного давления. Мы используем этот тип калориметра для измерения удельной теплоемкости твердых тел. Мы нагреваем известную массу вещества до определенной температуры, а затем добавляем его в калориметр, содержащий известную массу воды при известной температуре.Затем измеряется конечная температура. Мы знаем, что теплота, потерянная добавленным веществом (системой), равна теплоте, полученной окружающей средой (водой и калориметром, хотя для простой калориметрии с кофейной чашкой теплота, полученная калориметром, невелика и часто игнорируется). . [Pg.100]
Многие реакции, изучаемые химиками, происходят при постоянном давлении. При обсуждении калориметра кофейной чашки изменение теплоты при постоянной температуре определялось как qp.Поскольку эта ситуация с постоянным давлением так распространена в химии, для описания этой энергетической энтальпии используется специальный термодинамический термин. Изменение энтальпии, AH, равно теплу, полученному или потерянному системой в условиях постоянного давления. Применяются следующие соглашения о знаках… [Pg.126]
F. D. Rossini. Калибровки калориметров для реакций в пламени при постоянном давлении. В Experimental Thermochemistry, vol. 1 Россини Ф.Д., Изд. Interscience, Нью-Йорк, 1956 г., глава 4.[Pg.250]
Если известны теплоты реакции при данной температуре для двух отдельных реакций, то теплоту реакции третьей реакции при той же температуре можно определить простым алгебраическим сложением. Это утверждение является законом суммирования тепла. Например, реакции (1.6) и (1.7) удобно проводить в калориметре при постоянном давлении … [Pg.4]
Однако в разделе 5.1 вы узнали, что изменение энтальпии представляет собой изменение теплоты между продуктами и реагентов при постоянном давлении.Следовательно, калориметр, который вы используете для определения изменения энтальпии, должен позволять проводить реакцию при постоянном давлении. Другими словами, он должен быть открыт для атмосферы. [Pg.236]
Для определения изменений энтальпии в школьных лабораториях достаточно точные результаты дает калориметр в виде кофейной чашки. Калориметр кофейной чашки состоит из двух вложенных полистироловых чашек (кофейных чашек). Их можно поместить в химический стакан на 250 мл для дополнительной стабильности. Поскольку калориметр кофейной чашки открыт для атмосферы, его также называют калориметром постоянного давления.[стр.236]
Q VSUM Какие свойства полистирола делают его подходящим материалом для калориметра постоянного давления Почему кофейные чашки из полистирола не подходят для калориметра постоянного объема … [стр.242]
Объясните, почему два вложенные кофейные чашки из полистирола с крышкой делают хороший калориметр постоянного давления. [Pg.263]
Бесплатные карточки по химии по главе 6
903 постоянный объем… Î”Erxn = qv + w(w = 0 при постоянном объеме)… ΔErxn = qv(тепло при постоянном объеме)Термин | Определение | |||
---|---|---|---|---|
Термохимия | Изучение отношений между химией и энергией | |||
Energy | Емкость для работы | |||
Работа | Результат силы, действующего на расстояние | |||
поток энергии, вызванный разностью температур.![]() | ||||
Кинетическая энергия | Энергия, связанная с движением объекта | |||
Тепловая энергия | Энергия, связанная с температурой объекта и являющаяся формой кинетической энергии | |||
2 Потенциальная энергия | Энергия, связанная с положением или составом объекта | |||
Химическая энергия | Энергия, связанная с относительным расположением электронов и ядер в атомах и молекулах, также является формой потенциальной энергии | |||
Закон сохранения энергии (А.6 | ||||
Первый закон термодинамики | Закон сохранения энергии, гласящий: «Полная энергия Вселенной постоянна» | |||
Внутренняя энергия (E) системы | Сумма кинетических и потенциальные энергии всех частиц, составляющих систему. Является функцией состояния | |||
Функция состояния | Ее значение зависит только от состояния системы, а не от того, как система пришла в это состояние.![]() | |||
Количество энергии, теряемой системой | ΔEsystem = — ΔEокружение | |||
Суммарный поток энергии | из системы в окружающую среду.. 2. Если реагенты имеют более низкую Е, чем продукты, ΔEсистема положительна и энергия поступает в систему из окружающей среды | |||
q(тепло) | если +q, то система получает тепловую энергию… если -q, то система теряет тепловую энергию | |||
w(работа) | , если +q, то работа, выполненная в системе… если -q, то работа, совершенная системой | |||
ΔE (изменение внутренней энергии) | если +ΔE, то энергия поступает в систему… если -ΔE, то энергия вытекает из системы | |||
Уравнение внутренней энергии | Энергия, поступающая в систему посредством теплоты или работы, имеет положительный знак, а энергия, выходящая из системы посредством теплоты или работы, имеет отрицательный знак.![]() | |||
Поток энергии из системы (система —> окружение) | ΔEsys < 0 (отрицательное)... ΔEsurr > 0 (положительный) | |||
Поток энергии в систему (окружение —> система) | ΔEsys > 0 (положительный)… ΔEsurr < 0 (отрицательный) | |||
Температура | Мера тепловой энергии в образце вещества | |||
Тепловое равновесие | Точка, в которой нет дополнительной чистой передачи тепла между системой и его окружение | |||
Связь между изменением температуры (ΔT) и тепла (q) | Теплота, поглощаемая системой, и соответствующее изменение температуры прямо пропорциональны…q { ΔT | |||
Теплоемкость (C) | Количество тепла, необходимое для изменения температуры системы на 1*C. Это обширная собственность… C = (q/ΔT) = (J/*C) | |||
Свойство расширения | Зависит от количества нагреваемого вещества | |||
Удельная теплоемкость или удельная теплоемкость (Cs) | Количество теплоты требуется для повышения температуры 1 грамма вещества на 1*С 1К.![]() | |||
Единицы удельной теплоемкости | Дж/(г*(*C)) или Дж/(г*K) | |||
Молярная теплоемкость | Количество тепла, необходимое для повысить температуру 1 моля вещества на 1*С или 1К. Интенсивное свойство. Зависит от типа вещества… q = nx Cs x ΔT | |||
Интенсивное свойство | Не зависит от количества вещества | |||
Перенос тепловой энергии между системой и окружающей средой | Если мы определим одно вещество как систему, а другое как окружающую среду, мы можем количественно оценить теплообмен как… qsyst = -qsurr | |||
Комбинация уравнений | масса(m)система x удельная теплоемкость(Cs)syst x изменение температуры(”T)syst = -масса(m)surr x удельная теплоемкость (Cs)surr x изменение температуры(ΔT)surr | |||
Работа давление-объем | Возникает, когда сила вызывается изменением объема по отношению к внешнему давлению | |||
Уравнение для величины работы давления-объема | w = Ф х Д.![]() | |||
Уравнение для силы | P = F/A… или F = P x A… С силой (F), давлением (P) и площадью (A) | |||
Уравнение работы с использованием силы | w = F x D = P x A x D | |||
Уравнение работы с поршнями | расстояние, на которое действует сила, есть изменение высоты поршня при его движении при расширении (Δh)… w = P x A x Δh | |||
Уравнение для работы с поршнями и A x Δh = ΔV | w = -PΔV | |||
Уравнение для ΔErxn с калориметрией постоянного объема | ||||
Теплота при постоянном объеме(qv) | Теплота, выделяемая (или выделяемая) | |||
Калориметрия | Экспериментальная процедура, используемая для измерения теплоты, выделяемой в химическая реакция. Мы измеряем обмен тепловой энергией между реакцией (определяемой как система) и окружающей средой, наблюдая за изменением температуры окружающей среды.![]() | |||
Уравнение калориметра бомбы | Изменение температуры (ÎT) связано с теплом, поглощаемым всей сборкой калориметра (qcal), по уравнению… qcal = Ccal x ΔT… где теплоемкость всего узла калориметра в ккал | |||
Перенос энергии в бомбовой калориметрии | qcal = -qrxn | |||
Энтальпия (H) | Сумма внутренней энергии системы и произведения ее давления и объем, Является функцией состояния H = E + PV | |||
Изменение энтальпии для любого процесса, протекающего при постоянном давлении qp) | ΔH = qp | |||
Эндотермическая реакция | Поглощение тепла из окружающей среды; на ощупь прохладный; Δ”H > 0 (положительный) | |||
Экзотермическая реакция | Выделяет тепло в окружающую среду; на ощупь теплая; ΔH < 0 (отрицательный) | |||
1.Суммарная энтальпия | 1. Значение ΔH для химической реакции – это количество тепла, поглощенное или выделенное в ходе реакции в условиях постоянного давления | |||
2.![]() | 2. Эндотермическая реакция имеет положительную ΔH и поглощает тепло из окружающей среды. Эндотермическая реакция кажется холодной на ощупь | |||
3. Суммарная энтальпия | 3. Экзотермическая реакция имеет отрицательный ΔH и выделяет тепло в окружающую среду.Экзотермическая реакция кажется теплой на ощупь. | |||
Энтальпия реакции или теплота реакции (ΔHrxn) | Изменение энтальпии химической реакции. | |||
Постоянное давление | Меры ΔHrxn | |||
Кофейный калориметр | Для многих водных реакций мы можем довольно просто измерить ΔHrxn | с помощью кофейного калориметра | Калориметрия с постоянным значением (забыл поставить выше) | Меры ΔErxn |
Уравнение для теплоты, поглощаемой раствором или теряемой из него (действующего в качестве окружающей среды) | qsol’n = msol’n x Cssol’n x ÎT | |||
Перенос энергии в калориметрии постоянного давления | qrxn = -qsol’n | |||
Обобщающая калориметрия | 1.![]() | |||
1-й Соотношение, включающее ΔHrxn | 1. Если химическое уравнение умножается на какой-либо коэффициент, то ΔHrxn также умножается на тот же коэффициент … (А + 2В —> С Î”h2).. (2A + 4B —> 2C λh3 = 2 x λh2) | |||
2-я зависимость, включающая ΔHrxn | 2. Если химическое уравнение перевернуть, то ΔHrxn изменит знак… (А + 2В —> С Δh2).. (C —> A + 2B Δh3 = -Δh2) | |||
3-е соотношение, включающее Δ”Hrxn (закон Гесса) | 3. Если химическое уравнение может быть выражено как сумма ряда шагов, то ΔHrxn для общего уравнения представляет собой сумму теплоты реакции для каждого шага… (A + 2B —> C Δ”h2) + (C —> 2D Δh3) = (A + 2B —> 2D Δ”h4 = Δh2 + Δh3 | |||
Закон Гесса | Изменение энтальпии ступенчатого процесса равно сумме изменений энтальпии стадий | |||
1.![]() | Стандартное состояние для газа, твердого тела, жидкости: 1 атм при 25°C.. Стандартное состояние для раствора: 1 атм, 25°C, 1 M | |||
2. Изменение стандартной энтальпии (ΔH*) | Изменение энтальпии процесса, когда все реагенты и продукты находятся в своих стандартных состояниях. Знак градуса указывает на стандартные состояния | |||
3. Стандартная энтальпия (теплота) образования (ΔHf*) | Для чистого соединения: изменение энтальпии, когда один моль соединения образуется из составляющих его элементов в их стандартных состояниях.. Для чистого элемента в его стандартном состоянии: ΔHf* = 0 | |||
Образование метана(Ch5) | C(s,графит) + 2h3(g) —> Ch5(g) ΔHf* = -74,6 кДж/ моль | |||
Образование воды(h3O) | h3(г) + (1/2)O2(г) —> h3O(г) ΔHf* = -285,8 кДж/моль | |||
Образование углекислого газа (CO2) | C(s, графит) + O2 —> CO2(g) ΔH*f = -393,5 кДж/моль | |||
Расчет стандартного изменения энтальпии реакции | Чтобы рассчитать ΔH*rxn, вычтите энтальпии образования реагентов, умноженные на их стехиометрические коэффициенты, из энтальпий образования продуктов, умноженные на их стехиометрические коэффициенты.![]() |
Cp для газообразного азота.72 0. Свойства различных
Cp для газообразного азота. 72 0. Свойства различных идеальных газов (при 300 K) Газ: Формула: Молярная масса: Газовая постоянная: Удельная теплоемкость при конст. В этом исследовании сравниваются результаты, полученные с помощью двух новых моделей, с результатами корреляций Стэндинга для растворимости и … Мы изучили эффективность использования азота молочными коровами, используя три рациона, отличающиеся уровнем сырого протеина (CP), но с одинаковым дефицитом (10 г x кг).










Почему моя собака трется о мои ноги.Перед визитом
Почему моя собака трется о мои ноги. Перед визитом запишите все свои наблюдения о кашле вашей собаки, включая другие симптомы и поведение. Такое поведение является результатом самых разных причин: скука, тревога, сухость кожи, боль, артрит или аллергия. Иногда причина агрессии у собак довольно очевидна, а иногда нам нужно копнуть глубже, чтобы найти настоящую причину, по которой наши собаки действовали.

























