Энтальпия Теплота, Термодинамика

Химические реакции, как правило, изучают в условиях постоянного давления, обычно при нормальном атмосферном давлении. Основная энергетическая характеристика химической реакции [1, 2] (и некоторых других процессов, таких, как растворение) — теплота реакции. Теплота, поглощаемая или выделяемая в реакции, характеризует изменение энтальпии АЯ. Термодинамика применяется в весьма широкой области науки, однако ограничимся здесь лишь ее приложениями к химическим реакциям. ДЯ определяется лишь состоянием системы до и после реакции. Способ достижения окончательного состояния не имеет значения (закон Гесса). Поэтому энтальпия, как и многие другие термодинамические потенциалы, входит в число функций состояния. Если в ходе реакции система поглощает теплоту [эндотермическая реакция), энтальпия положительна напротив, в случае выделения теплоты (экзотермическая реакция) ДЯ отрицательна. Если продукты реакции и реагирующие вещества находятся в своих стандартных состояниях, изменение энтальпии называют энтальпией реакции ДЯ .. Для многих реакций энтальпии реакций определены и табулированы [3]. [c.254]

Исходя из определения идеальных растворов, данного выше, можно показать (методами термодинамики), что при образовании идеальных растворов из чистых жидких компонентов теплота не поглощается и не выделяется, а объем раствора равен сумме объемов жидких компонентов (при растворении нет сжатия или расширения). Иначе говоря, энтальпия Н и объем V идеальных растворов являются аддитивными свойствами [c.190]

Аддитивность теплот реакций вытекает непосредственно из первого закона термодинамики (см. гл 15) изменение энергии или энтальпии между двумя состояниями системы зависит только от самих этих состояний, а не от того, каким образом осуществляется переход между ними. Совокупность химических веществ в заданном состоянии обладает определенной энергией и определенной энтальпией, причем ни энергия, ни энтальпия не зави- [c.91]

Первый закон термодинамики утверждает, что при переходе из одного состояния в другое изменение энергии или энтальпии зависит только от самих этих состояний, а не от того, каким образом осуществляется переход между ними. Следовательно, теплота химической реакции не зависит от того, в одну или несколько стадий проводится эта реакция, а определяется лишь исходным состоянием реагентов и конечным состоянием продуктов. Это означает аддитивность теплот реакций если реакция А плюс реакция В дают реакцию С, то теплота реакции С может быть получена суммированием теплот реакций А и В. Указанное свойство аддитивности теплот реакций создает большую экономию при табулировании теплот реакций достаточно измерить только тепловые эффекты ограниченного набора реакций, из которых можно скомбинировать все остальные реакции. В качестве такого набора выбирают реакции образования всех соединений из образующих их элементов, находящихся в стандартном состоянии. [c.101]

Что говорит первый закон термодинамики об энергии Е или энтальпии Я, связанных с теплотой реакции Какой вывод можно сделать из этого относительно аддитивности теплот реакций Что означает эта аддитивность [c.103]

Уравнение (15-7) представляет собой самое важное для химии следствие из первого закона термодинамики. Оно говорит о том, что теплота реакции, проводимой при постоянном давлении, является функцией состояния. Теплота реакции равна разности между энтальпией продуктов и энтальпией реагентов. Она не зависит от того, протекает ли на самом деле реакция в одну стадию Или в несколько последовательных стадий. С этим законом аддитивности теплот реакций мы уже познакомились в гл. 2, где он был сформулирован без доказательства, но теперь оно становится очевидным. В разд. 2-6 приводился пример с гипотетическим синтезом алмаза, где указывалось, что теплота образования алмаза из метана не зависит от того, получают ли алмаз непосредственно из метана или же метан сначала окисляется до СО2, а затем диоксид углерода используется для получения алмаза [c.22]

Поскольку энтальпия является функцией состояния, теплоты реакций аддитивны точно так же, как аддитивны реакции, которым они соответствуют. Это утверждение принято называть законом Гесса, как мы видим, закон Гесса является прямым следствием первого закона термодинамики. [c.22]

Разработка расчетных методов получения данных. Она приобретает все большее значение по мере развития фундаментальных исследований в области теории растворов и молекулярной термодинамики. Более широко расчетные методы применяются в дополнение к экспериментальным данным. Даже хорошие экспериментальные данные часто нуждаются в аналитической форме представления для их интерполирования или экстраполирования или в качестве исходных данных различного рода систем. В других случаях потребность в расчетных методах появляется при расчете одних свойств по известным термодинамическим соотношениям для других, например энтальпии через теплоемкость, теплоты испарения через давление пара и т. д. Наряду с точными расчетными методиками часто возникает необходимость в оперативной оценке свойств, экспериментальное измерение которых достаточно трудоемко. В этом случае могут быть использованы, на первом этапе оценочные корреляции, прежде чем эти данные будут получены экспериментально. [c.180]

Д/1 — теплота фазового перехода) получено в работе [61]. Следует отметить, что так как основную часть энтальпии газа (пара) ц составляет теплота фазового перехода АН, то соотношения (1.217) и (1.218) близки друг другу, хотя соотношение (1.218) получено не совсем строго (к гетерогенной системе применялся аппарат неравновесной термодинамики гомогенной смеси). [c.72]

Выше было показано, что Qp=AH и Qv = M . Так как внутренняя энергия и и энтальпия Н — термодинамические функции, т. е. функции состояния, то их изменение не зависит от пути перехода системы из одного состояния в другое, а зависит только от начального и конечного состояний системы. Следовательно, и теплоты химических реакций АН и АУ не зависят от пути, по которому протекает реакция, а зависят только от начального и конечного состояний реагирующих веществ. Это утверждение, являющееся прямым следствием первого закона термодинамики, известно под названием закона Гесса. Из него вытекает следующее [c.12]

Описанный закон природы наряду с принципом минимума свободной энергии положен в основу второго закона термодинамики и выражает качественную неэквивалентность теплоты и работы. На рис. 11.8 приводится графическое описание вышеизложенного. Пусть некоторой термодинамической системе сообщается энергия в форме теплоты или работы (Qp или Ц7), в результате чего энтальпия системы возрастает на ЛЯ (отрезок АО), а ее внутренняя энергия — на Ли (отрезок АС). [c.86]

Теплотой смешения (интегральной теплотой растворения) называют количество теплоты, выделяемое или поглощаемое системой в процессе смешения п молей вещества Ai и П2 молей вещества А2 при постоянных температуре и давлении. Вместо термина интегральная теплота растворения часто просто говорят теплота растворения . При постоянном давлении в соответствии с первым законом термодинамики dQp=dH, следовательно, теплота смешения равна изменению энтальпии Н , происходящему в результате смешения Н , по определению, является экстенсивной термодинамической величиной. [c.57]

Энтальпия, как и внутренняя энергия, является функцией состояния и, р н V в правой части уравнения (1.2) являются свойствами системы. Изменение энтальпии не зависит от пути процесса, а зависит только от начального и конечного состояний. Энтальпия имеет особо важное значение в химии, так как передача теплоты в химической реакции происходит при постоянном давлении (например, реакция в открытом сосуде). Следовательно, для химических процессов важно знать Н, а не 7, так как и не учитывает энергию, затраченную на изменение объема системы. Различие между Н и и больше для газов, чем для жидкостей и твердых веществ, так как последние мало изменяются в объеме при нагревании. Так как энтальпия — функция состояния, то АН — полный дифференциал. Как и в случае внутренней энергии, в термодинамике оперируют величиной АН [c.19]

По одной из формулировок первого закона термодинамики в любом процессе приращение внутренней энергии Аи = и2—С/1 системы равно количеству сообщенной системе теплоты Q минус количество работы А, совершенной системой, т. е. AU = Q—А. Очень важно, что из трех величин, входящих в это соотношение, только одна — АО однозначно определяется начальным и конечным состояниями системы и не зависит от пути перехода. Это означает, что Р и Л зависят от способа совершения процесса. Поскольку теплота Q связана с изменением энтальпии соотношением Q = —АН, следовательно, ДЯ зависит от пути перехода и закон Гесса к АН не применим. Но это не так. Найдите ошибку в рассуждениях. [c.83]

В термохимических уравнениях приводится значение и знак теплового эффекта. В термодинамике АЯ=—Q, т. е. энтальпия равна теплоте реакции с обратным знаком. Реакции, сопровождающиеся выделением теплоты (+(3), т. е. уменьшением энтальпии системы (—ЛЯ), называются экзотермическими Реакции, сопро- [c.38]

Формулировки первого закона термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. В 1840—1849 гг. Джоуль впервые с помощью разнообразных и точных опытов установил эквивалентность механической работы и теплоты AIQ = J, где J — механический эквивалент теплоты — постоянная, не зависящая от способа и вида устройств для превращения работы А в теплоту Q . В дальнейшем было доказано постоянство отношений других видов работы к теплоте, введено обобщающее понятие энергии и сформулирован закон сохранения и эквивалентности энергии при всевозможных взаимных превращениях различных видов энергии переход одного вида энергии в другой совершается в строго эквивалентных количествах в изолированной системе сумма энергий есть величина постоянная. Первый закон термодинамики является законом сохранения энергии в применении к процессам, которые сопровождаются выделением, поглощением или преобразованием теплоты в работу. В химической термодинамике действие 1-го закона распространяется на ту универсальную форму энергии, которая называется внутренней энергией. [c.73]

В термодинамике ДЯ называют энтальпией ДЯ=—AQ (где Д — изменение теплоты), [c.55]

Термохимия представляет собой раздел термодинамики, посвященный теплотам химических реакций и определению с их помощью энергий и энтальпий макроскопических систем. [c.29]

Термохимические данные представляют большой интерес для химии, так как при определенных условиях теплоты реакций оказываются мерой изменения внутренней энергии или энтальпии системы. Эти условия вытекают из уравнения первого начала термодинамики [c.30]

Для многих процессов удобно использовать пе изохорические Qv, а изобарические теплоты Qp. Из уравнения первого начала термодинамики и определения энтальпии вытекает, что [c.31]

Термохимия (29—31) — раздел термодинамики, посвященный теплотам химических реакций и определению с их помощью энергий и энтальпий. [c.315]

Тепловой эффект реакции необходимо характеризовать не только абсолютной величиной, но и знаком. Исторически сложились две системы отсчета термохимическая и термодинамическая. В первой из них тепловой эффект экзотермической реакции считается положительным (экзо — внешний). Эндотермические реакции сопровождаются отрицательным тепловым эффектом, теплота поглощается системой (эндо — внутренний). В термодинамике принята обратная система знаков, т. е. теплота, поглощенная системой, считается положительной, а теплота, отданная системой в окружающую среду,— отрицательной. В термодинамической системе знаков тепловой эффект реакции отождествляется с изменением энтальпии системы. При записи термохимического уравнения в этой системе тепловой эффект не включается в уравнение, а записывается в скобках. Так, приведенное уравнение реакции получения воды из элементов запишется следующим образом [c.205]

Одной из наиболее известных попыток воспользоваться первым началом термодинамики для оценки направленности процессов является так называемый принцип Бертло (1867), согласно которому химическая реакция самопроизвольно протекает в сторону выделения теплоты (в современной терминологии в сторону уменьшения энтальпии, ДЯ<0). Для некоторых реакций этот принцип действительно позволяет предвидеть направление протекания химического процесса. Однако вскоре после его утверждения была показана ограниченность этого эмпирического правила. Оказалось, что большое число эндотермических реакций может протекать самопроизвольно. Кроме того, работами Н. Н. Бекетова было доказано, что некоторые реакции, протекающие с выделением теплоты при одних условиях, при других условиях протекают с ее поглощением. [c.209]

Уравнения (11.18) — (И-21) являются одними из наиболее важных в термодинамике, так как они связывают изменение изобарного потенциала или свободной энергии с изменением энтальпии или внутренней энергии и энтропии. В этих уравнениях величины 1/ и Qp, очевидно, относятся к разным процессам (обратимому и необратимому). По определению (с. 28) величина (Эр характеризует необратимый изотермический процесс, в котором не совершается никакой другой работы, кроме работы против сил внешнего давления. В то же время отличающееся от нуля значение указывает на величину возможной полезной работы, которую можно получить при обратимом проведении процесса. Естественно, в обратимом процессе величина теплового эффекта уже не будет равна А//, а будет характеризовать так называемую обратимую теплоту реакции. [c.37]

Одной из наиболее известных попыток воспользоваться первым начетом термодинамики для оценки направленности процессов является так называемый принцип Бертло (1867), согласно которому химические реакции самопроизвольно протекают в сторону выделения теплоты (по современной терминологии, в сторону уменьшения энтальпии, ДЯ < 0). [c.127]

В 1780 г. Лавуазье и Лаплас установили, что количество теплоты, поглощаемое при разложении соединения, должно быть равно количеству теплоты, которое выделяется при образовании этого соединения в тех же условиях. Таким образом, при написании обратной реакции нужно изменить знак ДЯ. В 1840 г. Гесс показал, что суммарный тепловой эффект химической реакции при постоянном давлении не зависит от промежуточных стадий реакции. Оба принципа логически вытекают из первого закона термодинамики и являются следствием того факта, что энтальпия есть функция состояния. Это позволяет рассчитать изменения энтальпии для реакций, которые нельзя изучать непосредственно. Например, нецелесообразно измерять теплоту сгорания углерода до окиси углерода в ограниченном количестве кислорода, потому что продукт реакции всегда будет представлять смесь окиси и двуокиси углерода неопределенного состава. Однако теплоту полного сгорания углерода до двуокиси в избытке кислорода измерить можно. Так, для графита при 25° С [c.32]

Все мы знаем из собственного опыта, насколько важна для жизни энергия. Известно, что нельзя жить без еды, что после тяжелой работы мы испытываем не только усталость, но и чувство голода. Наше тело вырабатывает тепло —уже одно это наблюдение привело Лавуазье примерно в 1780 г. к заключению, что дыхание представляет собой медленное сгорание питательных веществ в организме. Позднее, после открытия первого и второго законов термодинамики, было установлено точное количественное соотношение между теплотой, энергией и работой. Современная биохимическая литература пестрит ссылками на термодинамические величины — энергию Е, энтальпию Н, энтропию 5 и свободную энергию Гиббса О. [c.200]

В термохимии, в отличие от других приложений термодинамики, теплота считается положительной, если она выделяется в окружающую среду, т.е. если АН < О или АО < 0. Под тепловым эффектом химической реакции понимают значение АН (которое на ывают просто энтальпией реакции ) или А11 реакции. [c.29]

Теплоемкости Сру и идеального газа, у которого йу < 1, отрицательны, поэтому изобары и изохоры идут в Sy — Ту-диа-грамме с понижением Ту (рис. 3.8), так как подводимая теплота dq >0. При этом изобары идут круче изохор, так как ку = Сру с. у < < 1 и, значит, I Сру I < I с-,у . По мере увеличения давления изобары смещаются вниз в сторону уменьшения условных температур. Для такого идеального газа справедливы уравнения Майера (3.40) и уравнения термодинамики, если заменить в них термодинамическую температуру условной. Энтальпия и внутренняя энергия идеального газа с < I отрицательны, но так как при изобарном или изохорном подводе теплоты величина Ту умень шается, то эти параметры в конце процесса больше, чем в начале т. е. dq = di > u. [c.120]

Из названных функций только теплоемкость, энтропия, а также функции (От- — Яг,)/Г и [Н°т — Яз,)/ могут быть определены для какого-нибудь данного вещества. Теплоемкость определяйт экспериментально или рассчитывают, как производную энтальпии по температуре, а энтропию при использовании постулата Планка определяют на основе измерения низкотемпературной теплоемкости и теплот фазовых переходов или рассчитывают методами статистической термодинамики . Функции (Ог— Нт)1т и (Яг — Яг,)/Г рассчитывают на основе экспериментальных данных< Остальные же функции (Н,0,и,А) при любой температуре содержат в качестве слагаемого значение внутренней энергии данного вещества [c.52]

Термохимические исследования химических и других процессов удобно проводить при поддержании в системе постоянным давления. Подведение теплоты к такой системе будет вызывать в ней изменение внутренней энергии и производить работу расширения — PdV. Сумму этих переменных можно уже рассматривать как новую термодинамическую функцию Я (АЯ=А17+РА V). Новая функция Н называется энтальпией (от греческого слова баЯлОЗ — нагревание). Это наименование функции ввел в термодинамику физико-химик Каммерлинг-Оннес (1909 г.). [c.62]

Термохимия — один из разделов химической термодинамики, изучающей закономерности протекания химических реакций на основе теплот, которые им сопутствуют. Химические реакции связаны с изменением внутренней энергии и энтальпии веществ. Если химические реакции проводят при V= onst или P= onst, то изменения термодинамических функций равны соответствующим теплотам, то есть [c.64]

Например, авторы считают, что надо отказаться от включения в книгу главы под названием Термохимия . Те разнородные вопросы, обычно включаемые в учебники физической химии в эту главу (калориметрия, учение об изменении энтальпии при химических процессах, учение о теплоемкости, о теплотах реакций, об изменении энтальпии и др.), в этой книге излагаются в главах, к которым они логически относятся. Авторы не связывают представления о таких функциях состояния, как Д У, ДЯ, Ср, Су только с калориметрией. Последнюю не следует рассматривать как основу для создания особого теоретического раздела физической химии, поскольку калориметрия — это лишь один из методов определения упомянутых функций состояния. Традиционное объединение всех этих вопросов в один раздел Термохимия связано с работами Г. И. Гесса, Ю. Томсена и других ученых, занимавшихся в середине прошлого века изучением теплот реакций , когда законы термодинамики еще не были установлены или не была ясна их роль в химии. Не был ясен и термодинамический смысл калориметрических измерений определенные в калориметрах теплоты казались величи- [c.3]

Таким образом, теплоемкости Ср и Су есть частные производные от энтальпии и внутренней энергии по температуре (при условии постоянства соответствующих параметров) и являются функциями состояния системы. Уравнения (I. 12) и (I. 13) можно рассматривать как определения величин Ср и Су. Они не имеют прямого отношения к теплоте и характеризуют зависимость энтальпии и внутренней энергии от температуры при условиях р или V = onst. Теплоемкости в химической термодинамике имеют большое значение, так как с помощью уравнений (I. 12) и (I. 13) они позволяют найти энтальпию и внутреннюю энергию системы при любой температуре. [c.16]

Согласно уравнению (ХХ.З), знак и величина переноса определяются теплотой растворения газа в перегородке. Если эта теплота равняется нулю, то переноса пет. Теплота растворения относится к общему понятию, играющему большую роль в термодинамике необратимых процессов, к так называемой теплоте переноса . Так определяют тепло, переносимое при переходе одного моля (дополнительно к энтальпии самого этого моля). В рассмотренном переносе через перегородку моль растворяется по одну сторону перегородки (при этом выделяется теплота растворения), а затем этот моль выделяется по другую сторону перегородки (при этом поглощается теплота растворения). В результате происходит перенос количества тепла, равного теплоте растворения. Таким образом, эффект переноса при стационарных процессах зависит от пути переноса, в отличие от того, что имеет место при обратимых процессах. В случае, если теплота растворения в перегородке равна нулю, но в перегородке имеются весьма малые поры или капилляры, то при наличии градиента температуры возникает также перенос вещества, который носит название эффузии. Этот эффект возникает в том случае, когда диаметр путей в перегородке существенно меньше длины свободнр-го пробега молекул. Поэтому такой эффект просто осуществляется при помощи вакуума. При движении вещества в описанной выше перегородке молекулы не сталкиваются друг с другом, а сталкиваются только со стенками капилляров. В результате молекула в перегородке не может не- [c.538]

Здесь образование соединения АВ представлено двумя путями непосредственным синтезом из компонентов (АН) или через стадию образования промежуточного соединения АС АЩ), которое, реагируя с В (ДЯз), дает тот же конечный продукт. В соответствии с законом Гесса тепловой эффект прямого синтеза АВ равен сумме тепловых эффектов реакций с участием промежуточного продукта АС, т.е. АН = АНг + ДЯг- Как следует из закона Гесса, тепловой эффект реакции образования одного моля соединения из простых веществ в стандартном состоянии при заданных Тир — теплота образования — не зависит от способа его получения. В термодинамике в качестве стандартных ус.10вий принимаются температура 25°С = 298 К и давление 1,013-10 Па. Теплоты образования соединений в этих условиях называются стандартными теплотами образования (АН° . ) и приводятся в таблицах термодинамических величин. В качестве примера рассмотрим гидриды sJ9-элeмeнтoв V группы. Энтальпия образования гидридов элементов УА группы [c.125]

ГЕССА ЗАКОН тепловой эффект р-ции зависит только от начального и конечного состояний системы и не зависит от ее промежут. состояний. Является выражением закона со-храпсния энергии для хим. систем и следствием первого начала термодинамики, однако был сформулирован ранее первого начала. Справедлив для р-ций, протекающих при пост, объеме или при пост, давлении. Для вычисления тепловых эффектов р-ций, в т. ч. практически неосуществимых, составляют систему термо хим. ур-ний, представляющих собой ур-ния р-ций, записанные совместно с соответствующими тепловыми эффектами (напр., изменениями энтальпии АН°). Так, расчет стандартной теплоты образования СО при 298,15 К сводится к решению системы из двух ур-ний [c.129]

П. н. т. лежит в основе большинства ур-ний хим. термодинамики. Оно позволяет выразить изменения впутр. энергии и энтальпии системы непосредственно через теплоты протекающих в ней хим. р-ций, что составляет основу термохимии. Область применения П. н. т. ограничена макроскопич. системами, для к-рых имеег смысл термодинамич. описание. [c.429]

ЭНТРОПИЯ, функция состояния термодинамич. системы ее существование постулируется вторым началом термодинамики йЗ = 60/7 , где 5 — дифференциал энтропии, 80 — кол-во теплоты, но ченной системой в элементарном изотермич. процессе, Т— термодинамич. т-ра. В изоли-ров. системах при любых обратимых процессах Э. ие изменяется, при необратимых — возрастает. Условием термодинамич. равновесия в таких системах является, следовательно, 1 гакс.. значение Э. Энтропия — характеристич, ф-ция, естественными переменными к-рон являются инугр. энергня, объем, числа молей компонентов или энтальпия, давление, числа молей компонентов (см. Термодинамические функции). Согласно третьему началу термодина- тки, [c.710]

ТЕРМОХИМИЯ, раздел химической термодинамики, включающий определение теплового эффекта реакции и установление его зависимости от физ.-хим. параметров. В задачу Т. входит также измерение и вьиисление теплот фазовых переходов, растворения, разбавления и др. процессов, изучение теплоемкостей, энтальпий и энтропий в-в. Осн. эксперим. метод Т.-калориметрия. Иногда используют некалоримет-рич. методы (расчет тепловых эффектов из результатов измерения коистант равновесия, эдс и т.п.), однако в этих сл аях результаты обычно менее точны. [c.547]