Головна |
U2 - U1 = ?U,
де U1 - Внутрішня енергія початкового стану системи;
U2 - Внутрішня енергія кінцевого стану системи.
У ізобарних процесах для підтримки тиску постійним доводиться змінювати обсяг системи, т. Е. Збільшувати або зменшувати її розміри (рис. 7). Говорячи іншими словами - здійснювати роботу, яка визначається за формулою:
А = р · S · h = р · DV,
де р - тиск системи;
?V - зміна обсягу системи (V2 - V1).
Мал. 7. До поясненням фізичного сенсу ентальпії
У зв'язку з цим в ізобарних процесах виділяється або витрачену теплоту можна визначити тільки зміною внутрішньої енергії системи, потрібно врахувати досконалу роботу, яка також еквівалентна певній кількості енергії. У зв'язку з цим в термодинаміки використовують нову величину - ентальпію або теплосодержание системи Н, Яка визначається співвідношенням:
Н = U + Рv
Ентальпія більше внутрішньої енергії на величину роботи розширення, досконалої при зміні обсягу системи від 0 до V. Як і внутрішня енергія, ентальпія є функцією стану і визначити її абсолютне значення не можна. Можна тільки виміряти зміна? Н при переході системи з одного стану в інший:
? Н = Н2 - Н1 = (U2 + Рv2) - (U1 + Рv1) = U2 - U1 + (Рv2 - Рv1) =
?U + р (V2 - V1) = ?U + р?V
Перебіг хімічних реакцій супроводжується виділенням або поглинанням теплоти, яку можна виміряти. Ця кількість теплоти називається тепловим ефектом хімічної реакції.
Хімічні реакції, в яких відбувається виділення теплоти, називаються екзотермічні. Реакції, при протіканні яких спостерігається поглинання теплоти, називаються ендотермічними.
Для реакцій, що протікають при постійному обсязі, парниковий ефект (QV) Дорівнює зміні внутрішньої енергії системи:
QV = U2 - U1 = ?U
Для реакцій, що протікають при постійному тиску, парниковий ефект (QР) Дорівнює зміні ентальпії системи:
QР = Н2 - Н1 =? Н = ?U + А при цьому DU = QP - A
Різниця між величинами QV і QР може бути досить велика для систем, що містять компоненти в газоподібному стані. Причому, якщо в ході реакції хімічне кількість газоподібних речовин зростає
N2O3 (г) > NO(Г) + NO2 (г),
то QV буде більше, ніж QР, На величину роботи розширення проти зовнішніх сил, яку потрібно здійснити системою, щоб тиск в ній залишилося незмінним. На вчинення даної роботи необхідно затратити певну кількість виділилася теплоти.
Величина цієї роботи, а значить, і різниця між QV і QР, Визначається співвідношенням:
QV - QР = Р?V = ?nRT
де ?n - різниця між числом молей газу в кінцевому і початковому стані; R - універсальна газова постійна; Т - температура системи.
Для реакцій, що супроводжуються зменшенням хімічного кількості газів
2NO(Г) + O2 (г) = 2NO2 (г),
навпаки, QР буде більше, ніж QV, Але тепер уже на величину роботи стиснення системи, виконувану зовнішнім середовищем. При здійсненні її виділиться додаткову кількість енергії:
QР - QV = ?nRT
Якщо ж в ході протікання реакції хімічне кількість газоподібних речовин не змінюється
Н2 (г) + Cl2 (г) = 2НCl(Г),
то QV = QР.
Для реакцій, в яких беруть участь тільки рідкі і (або) тверді речовини, відмінністю в QV і QР можна знехтувати, т. к. обсяг рідин і твердих тіл при нагріванні або охолодженні змінюється незначно.
УДК 544 (075.8) | Хімічна термодинаміка, як теоретична основа біоенергетики | термодинамічні параметри | У найзагальнішому вигляді можна визначити внутрішню енергію системи як суму потенційної і кінетичної енергії всіх складових її частинок. | Дані умови називаються інакше стандартними умовами. | Вплив температури і тиску на парниковий ефект реакції | Використання закону Гесса в біохімічних дослідженнях | Ентропія. Другий закон термодинаміки | Принцип енергетичного сполучення | хімічна рівновага |