Термохимия Тепловой эффект химической реакции – это количество теплоты выделившееся или поглотившееся в ходе реакции. экзотермические реакции – выделение тепла эндотермические реакции – поглощение тепла A B C D Qр 2C O2 CO Qобр Для простых веществ Qобр 0 C O2 CO2 Qсгор ( углерода) или Qобр (СО2 ) 1 Закон Гесса Тепловой эффект реакции не зависит от пути перехода, а зависит только от начального и конечного состояния системы Условия выполнения: 1. P=const или V=const QP H H 2 H1 QV U U 2 U1 2. Т=const 3. Необратимый процесс 4. Теплота на 1 моль вещества 5. н.у.: Т=250С и Р=1 атм 2 H 2 H 1 H 4 A, B, C.... H 5 H 3 M , N , O.... H 6 H 4 H1 H 2 H 3 H 5 H 6 3 Следствия из закона Гесса 1. H 1 H 2 H 3 AC D M H AM H1 H 2 H 3 2. Исходные вещества H обр.исходных H реакции Продукты Простые вещества H обр.продуктов Н реакции Нобр.прод. Нобр.исход. 4 3. A B CD H прямой Н обратной 4. С О2 1 CО О2 Н1 2 С О2 1 СО O2 2 CО2 Н 2 CО2 Н 3 Н 3 Н 2 Н1 5 5. С( алмаз ) О2 CО2 Н1 С( графит ) О2 CО2 Н 2 С( алмаз ) С( графит ) Н 3 Н 3 Н1 Н 2 6. a1 А1 a2 А2 a3 А3 a4 А4 Н Р Н р ai Нсгор (исх ) ai Нсгор ( прод) 6 С2 H5ОH 3O2 2CО2 3H 2O H P Н реакции Нобр.прод. Нобр.исход. H P (2H Н О2 обр СО2 обр 3H Н2О обр ) (Н С2 Н5ОН обр 3Н О2 обр 0 H P (2H СО2 обр 3H Н 2О обр ) (Н С2 Н5ОН обр ) 7 ) Теплоемкость Т Q Q Т C V=const эксперимент C теплоемкость P=const H QP U QV dU Q CV dT V dT V dH Q CP dT P dT P СР СV nR идеальный газ 8 Cсредняя Q T Q Cсредняя T Cсредняя (T2 T1 ) Cистинная lim dT 0 Q dT CP a0 a1T a2T ... 1 2 9 Уравнение Кирхгоффа А+В С+D Н реакции Нобр.прод. Нобр.исход. С D А В dH обр dH обр dH обр dH обр d (Н P ) dT dT прод dT dT исх dT d (Н P ) С D А В (СР СР ) прод (СР СР )исх dT d (Н P ) СР dT 10 Расчет теплового эффекта при различных Т. Т H T T1 СР dT Т1 Т H (T ) H (T1 ) (a0 a1T a2T ...)dT 2 Т1 Т H (T ) H 0 298 (a0 a1T a2T ...)dT 2 Т1 11 Второй закон термодинамики Самопроизв. процесс Несамопроизв. процесс Самопроизвольность – стремление материи и энергии к менее упорядоченному состоянию Определение: Самопроизвольно тепло переходит от более нагретого к менее нагретому телу 12 Работа тепловой машины Нагреватель Т1 Q1 Рабочее тело Q2 Холодильник Т2 А A Q1 Q2 Q1 Q2 A КПД Q1 Q1 13 Теорема Карно-Клаузиуса • 1-2. Изотермическое расширение (Т1=const) Q1 A1 RT1 ln(V2 / V1 ) • 2-3. Адиабатическое расширение (Q=0) A2 U CV (T2 T1 ) • 3-4. Изотермическое сжатие (Т2=const) Q2 A3 RT2 ln(V4 / V3 ) • 1-4. Адиабатическое сжатие (Q=0) A4 CV (T1 T2 ) 14 цикл Карно Aц Q1 цикл Карно Т2 1 Т1 Теорема: КПД цикла Карно не зависит от рабочего тела машины, а определяется однозначно только температурой теплопередатчика и теплоприемника цикл Карно Q1 Q2 T1 Т 2 Q1 Т1 Q2 Т 2 Q1 Т1 цикл Карно Q2 Т2 1 1 Q1 Т1 Q2 Q1 T2 Т1 15