Химия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов





НазваниеХимия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов
страница2/18
Дата публикации22.06.2013
Размер1.83 Mb.
ТипУчебное пособие
100-bal.ru > Химия > Учебное пособие
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18


Таблица 1.4 − Основные термины и определения


Химическая термодинамика

Объект термодинамического исследования

Открытые системы

Закрытые системы

Изолированные системы

Характеристические функции состояния

Энтальпия

Энтропия

Энергия Гиббса

Энергия Гельмгольца

Процесс в термодинамике

Изобарический процесс

Изохорический процесс

Изотермический процесс

Изобарно-изотермический процесс

Адиабатический процесс

Тепловой эффект

Внутренняя энергия

Термохимические уравнения

Экзотермические реакции

Эндотермические реакции

Энтальпийная диаграмма

Распределение Больцмана

Энергия кристаллической решётки

Калориметрия

Изотерма Вант-Гоффа

Гетерогенные химические реакции

Фазовое равновесие

Фазовая диаграмма

Адсорбция

Адсорбент

Адсорбат

Адсорбтив

Хемосорбция

Физическая адсорбция

Внутренняя энергия

Изотерма адсорбции

Промоторы

Каталитические яды

Химическая кинетика

Скорость химической реакции

Период полураспада

Молекулярность химической реакции

Порядок химической реакции по данному веществу

Константа скорости химической реакции

Общий порядок химической реакции

Закон действующих масс

Ингибиторы

Реакции нулевого порядка

Реакции первого порядка

Реакции второго порядка

Катализатор

Лимитирующая стадия

Сопряженные реакции

Колебательные реакции

Цепные реакции

Гомогенный катализ

Гетерогенный катализ

Кинетические уравнения

Энергия активации

Особая значимость лабораторных занятий при изучении модуля определяется тем, что экспериментальная часть является логическим завершением всех работ по модулю и позволяет не только подтвердить экспериментально ранее изученные базовые зависимости химических явлений, но и получить практические навыки работы с химической посудой, реактивами и оборудованием.

Хорошо успевающим студентам преподаватель может предложить проведение индивидуальной научно-исследовательской работы по теме, являющейся составной частью научной проблематики кафедры, и в случае ее успешного завершения студенту засчитывается максимальное количество баллов по экспериментальной части модуля.
1.7 Индивидуальное расчетное задание
Целью выполнения индивидуального расчетного задания (ИРЗ) является получение практических навыков анализа и расчета растворов, дисперсных систем, работы с учебной и справочной литературой, оформления текстовых документов.

Последовательность работы над выполнением ИРЗ:

  • 1 этап: рассмотрение физической сущности химического явления, анализ задания и всех имеющихся данных для его выполнения;

  • 2 этап: выбор соответствующей схемы расчета, что предполагает не только знание основных уравнений и законов, лежащих в рассматриваемом химическом явлении, но и умение находить оптимальное решение поставленной задачи;

  • 3 этап: расчет заданных характеристик химических явлений. Выполнение этого этапа следует начать с анализа и выбора метода расчета химического явления; при этом особое внимание следует уделить определению области применения того или иного метода расчета и сопоставлению ее с заданными условиями, проверка правильности расчета;

  • 4 этап: анализ полученных результатов и сопоставление их с имеющимися литературными данными;

  • 5 этап: оформление пояснительной записки.

Пояснительная записка к ИРЗ оформляется на стандартных листах формата А4. Текстовые материалы оформляются, как правило, рукописным способом. Терминология и определения в записке должны быть едиными и соответствовать установленным стандартам, а при их отсутствии – общепринятым в научно-технической литературе. Сокращения слов в тексте и подписях, как правило, не допускаются, за исключением общепринятых сокращений.

Каждое индивидуальное расчетное задание должно быть аккуратно оформлено; для замечаний рецензента надо оставлять широкие поля; писать четко и ясно; номера условия задач переписывать в том порядке, в каком они указаны в задании. Индивидуальное расчетное задание состоит из следующих разделов:

а) титульный лист содержит полное наименование образовательного учреждения, факультета, кафедры, тему модуля выполняемого расчетного задания, номер варианта, ФИО студента, номер группы, дату представления, ФИО преподавателя;

б) содержание заключает в себе список разделов контрольной работы с указанием номеров страниц разделов работы;

в) условные обозначения оформляются в виде таблицы, в которой содержится три колонки: наименование физической величины, условное обозначение и единица измерения;

г) теоретическая часть содержит основные термины, определения, химические законы изучаемых тем; в тексте указывают ссылки в квадратных скобках на источник литературы, основных расчетных формул, физических констант и других справочных данных. Все иллюстрации (графики, схемы, чертежи и т.д.) именуются рисунками, которые так же, как и уравнения и таблицы, нумеруются. Подписи под рисунками и названиями таблиц должны быть краткими;

д) практическая часть заключает в себе номера задач, их содержание, краткую запись исходных данных, искомые величины и ход решения задачи; если в ходе решения задачи используются справочные данные, то необходимо указывать ссылку на источник литературы; по окончании решения приводится результат вычислений в ответе задачи;

е) литература содержит список литературы, используемый при выполнении расчетного задания; в списке использованной литературы источники, на которые ссылаются в пояснительной записке, располагаются в порядке упоминания их в тексте или по алфавиту (по фамилии первого автора работы).

Несколько советов, которые могут оказаться полезными при решении индивидуальных расчетных задач:

а) внимательно прочтите текст задачи и представьте себе, что вы сами проделываете те реакции, которые в ней описаны; это позволит вам лучше понять ход решения задачи;

б) запишите сразу все уравнения реакций в том порядке, какой дан в задаче;

в) если вы не знаете, как записать уравнение реакции, не отказывайтесь от решения задачи сразу. Прочтите ее еще раз внимательно, т.к. иногда в самом тексте задачи есть подсказка. Если это не помогло, открывайте учебник [1–8] или справочник по химии и ищите соответствующее уравнение. Это может занять много времени, зато вы, скорее всего, запомните это уравнение надолго;

г) записав уравнения реакций, пронумеруйте их и при решении задачи делайте ссылки, например: «В соответствии с уравнением (1)...» или «из уравнения (2) следует...» и т.д.; это упорядочит ваши мысли и даст возможность экзаменатору проследить ход ваших рассуждений;

д) прежде чем приступить к расчетам, прикиньте ход решения в уме от начала до конца и подумайте, нет ли более рационального пути.

При выполнении индивидуальных расчетных заданий отвечать на контрольные вопросы нужно кратко, точно и ясно. Вот почему следует избегать рассуждений, не имеющих прямого отношения к вопросу. Но в то же время совершенно недопустимы односложные ответы вроде «да», «нет», «можно», «нельзя». Ответ всегда должен быть кратко мотивирован, за исключением случаев, для которых по самому существу вопроса не требуется мотивировки, например, когда надо написать формулу и т.п. При решении задач в ответе обязательно должен быть приведен весь ход решения задачи и математические преобразования, графики должны быть выполнены на миллиметровой бумаге.

Выполненное индивидуальное расчетное задание представляется в институт. В случае успешного выполнения ИРЗ работа принимается к зачету и выставляются баллы. Если ИРЗ возвращают обратно на доработку, следует ознакомиться с рецензией на нее преподавателя, учесть все его замечания и исправить их. В случае повторного выполнения ИРЗ рецензент может добавить новые задания.

Допускается и рекомендуется выполнять ИРЗ с применением ЭВМ и использованием типовых программ.

Примеры решения задач и варианты ИРЗ приведены в методических рекомендациях [11].
1.8 Самостоятельная работа студентов
Изучение весьма нелегкого для студентов курса «Химия» требует грамотной постановки задач, логически выдержанного хода решений, анализа найденных результатов, т.е. постоянной работы на понимание.

Успешность обучения будет зависеть и от индивидуальных особенностей студентов, и от степени их подготовки к овладению данной системой знаний и умений, степени мотивации, интереса к изучаемой дисциплине, общих интеллектуальных умений, уровня и качества организации учебного процесса и т.д.

Предусмотреть, как пойдет познавательный процесс у каждого студента невозможно, но известно необходимое условие – это целенаправленная, систематическая, планомерная самостоятельная работа студента.

Современная методика преподавания ориентирована, прежде всего, на выработку комплекса определенных умений, необходимых будущему специалисту, и умений не только узкоспециальных, но и фундаментальных, таких, как, например, умение учиться.

Так как выработка большинства умений возможна только при самостоятельной работе, то она по своей сути должна быть многогранной, так как одна тема или одно задание не могут способствовать выработке всего комплекса умений.

Самостоятельная работа в модульно-рейтинговой технологии обучения включена во все виды учебной работы и реализуется в виде совокупности приемов и средств, среди которых на первое место выдвигается самостоятельное изучение теоретического материала учебной программы модуля с последующим выполнением индивидуального задания.
1.9 Промежуточный экзамен
По завершении изучения модуля «Энергетика и динамика химических процессов» студент сдает промежуточный (модульный) экзамен (ПЭ) (Приложение Б). Полученные им баллы за все предыдущие и последующие контрольные точки умножаются на удельный вес каждого вида контроля, затем суммируются и составляют рейтинг студента по курсу «Химия». При получении достаточной суммы баллов за все контрольные точки их результаты могут засчитываться студенту как итоговый экзамен.

Модульный экзамен проводится в письменной форме. Содержание экзаменационных заданий включает четыре вопроса, соответствующих структуре модуля: три теоретических вопроса и одно практическое задание.

Необходимыми условиями допуска к сдаче ПЭ являются:

1) выполнение и защита студентом плана лабораторных занятий;

2) успешная защита индивидуального расчетного задания;

3) положительная оценка по тестам текущего контроля знаний.

Глава вторая. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
2.1 Цели и задачи изучения главы
Успешное изучение учебного материала позволит:

освоить основные понятия химической термодинамики; законы, лежащие в основе термодинамических процессов;

овладеть ключевыми понятиями: термодинамические системы, внутренняя энергия, тепловой эффект химической реакции, энтальпия, закон Кирхгоффа, энтропия, основные законы термохимии, термохимические уравнения, энтропийный и энтальпийный факторы самопроизвольного протекания процессов, энергия Гиббса и Гельмгольца, энергетические диаграммы, нулевой, первый, второй и третий законы термодинамики, стандартные значения энтальпии, энтропии, энергии Гиббса.
2.2 Методические рекомендации по изучению материала
Структурно-логическая схема изучения главы «Химическая термодинамика» представлена на рисунке 2

Рисунок 2 − Структурно-логическая схема главы «Химическая термодинамика»
При изучении главы обратите внимание на основные законы химической термодинамики, описывающие энергетические процессы химических реакций. Для успешного изучения материала данной главы важным является уяснение понятий характеристических термодинамических функций и их зависимостей от различных параметров. Постарайтесь запомнить закон Гесса, а также каким образом, используя следствия из закона Гесса, можно производить различные термохимические расчеты. Выучите основные термины и определения химической термодинамики.
2.3 Основные понятия химической термодинамики
2.3.1 Общие понятия химической термодинамики
Термодинамика − наука о взаимопревращениях различных форм энергии и законах этих превращений.

Химическая термодинамика является частью термодинамики. Термин «химическая термодинамика» предложил в 1851 г. английский ученый У. Томсон.

Химическая термодинамика изучает:

1) переходы энергии из одной формы в другую, от одной части системы к другой;

2) энергетические эффекты, сопровождающие различные физические и химические процессы и зависимость их от условий протекания данных процессов;

3) возможность, направление и пределы самопроизвольного протекания химических и физических процессов в рассматриваемых условиях.

Необходимо отметить, что классическая термодинамика имеет следующие ограничения:

1) она не рассматривает внутреннее строение тел и механизм протекающих в них процессов (химическую термодинамику можно применять, ничего не зная о молекулярном строении вещества);

2) классическая термодинамика изучает только макроскопические системы;

3) в термодинамике отсутствует понятие «время».

В химической термодинамике принята своя терминология.

Термодинамическая система – материальный объект или группа объектов, находящихся во взаимодействии, мысленно или реально обособленных от окружающей среды. Примерами системы могут быть различные объекты: газ в сосуде, раствор реагентов в колбе, кристалл вещества или даже мысленно выделенная часть этих объектов.

В зависимости от характера взаимодействия с окружающей средой различают:

1) открытые системы – системы, которые обмениваются с окружающей средой веществом и энергией, например, при смешении карбоната натрия (сода) с раствором хлороводородной кислоты протекает химическая реакция:

;
2) закрытые системы – системы, которые обменивается с окружающей средой энергией, но не обмениваются веществом, например, если только что рассматриваемую систему из соды с раствором кислоты в пробирке закрыть пробкой, то в этом случае обмен массой не возможен, но тепло реакции через стенки пробирки передается окружающей среде;

3) изолированные системы – система, которая не обменивается ни веществом, ни энергией с окружающей средой, например, если только что рассматриваемую систему из соды с раствором кислоты в пробирке закрыть пробкой и поместить в термостат.

Системы могут быть:

1) гомогенными. Системы, внутри которых нет поверхностей, разделяющих отличающиеся по свойствам части системы (фазы), например, истинный раствор;

2) гетерогенными. Системы, внутри которых присутствуют поверхности, разделяющие отличающиеся по свойствам части системы, например, насыщенный раствор с осадком.

Фаза – совокупность всех гомогенных частей гетерогенной системы, одинаковых по физическим и химическим свойствам, отделенная от других частей системы видимыми поверхностями раздела. Внутри одной фазы свойства могут изменяться непрерывно, но на поверхности раздела между фазами свойства меняются скачком. Пример двухфазной системы – поверхность реки в ледоход.

Состояние любой системы может быть охарактеризовано количественно с помощью термодинамических переменных. Различают следующие термодинамические переменные:

внешние, которые определяются свойствами и координатами тел в окружающей среде и зависят от контактов системы с окружением, например, масса и количество компонентов n, напряженность электрического поля Е;

внутренние, которые зависят от свойств самой системы, например, плотность ρ, внутренняя энергия U;

экстенсивные, которые прямо пропорциональны массе или числу частиц, например, объем V, энергия U, энтропия S, теплоемкость С;

интенсивные, которые не зависят от массы системы или числа частиц, например, давление P, температура T, плотность ρ и т.п.

Все термодинамические переменные взаимосвязаны, и для удобства построения математического аппарата их условно делят:

− на независимые переменные;

термодинамические функции.

Переменные, которые фиксированы условиями существования системы и, следовательно, не могут изменяться в пределах рассматриваемой задачи, называют термодинамическими параметрами. В качестве термодинамических параметров состояния обычно выбирают параметры, поддающиеся непосредственному измерению, например, температуру, давление, объем, концентрацию, теплоемкость и т.д.

В химической термодинамике очень важно понятие термодинамических функций, их разделяют:

функции состояния, которые зависят только от состояния системы и не зависят от пути, по которому это состояние получено, например: внутренняя энергия U, энтальпия Н, энтропия S, энергия Гиббса G и энергия Гельмгольца F. Термодинамические переменные − объем V, давление Р, температуру Т − также можно считать функциями состояния, так как они однозначно характеризуют состояние системы;

функции перехода, значение которых зависит от пути, по которому происходит изменение системы. Примеры функций перехода: теплота Q и работа A.

Набор интенсивных термодинамических свойств определяет термодинамическое состояние системы. Различают следующие состояния термодинамических систем:

равновесное, когда все характеристики системы постоянны и в ней нет потоков вещества и энергии. При этом выделяют:

устойчивое (стабильное) состояние, при котором всякое бесконечно малое воздействие вызывает только бесконечно малое изменение состояния, а при устранении этого воздействия система возвращается в свое исходное состояние;

метастабильное состояние, которое отличается от устойчивого тем, что некоторые конечные воздействия вызывают конечные изменения состояния системы, которые не исчезают при устранении этих воздействий;

неравновесное (неустойчивое, лабильное) состояние, при котором всякое бесконечно малое воздействие вызывает конечное изменение состояния системы.

Всякое изменение термодинамического состояния системы (изменения хотя бы одного параметра состояния) есть термодинамический процесс. Процесс в термодинамике – это последовательность состояний системы, ведущих от одного начального набора термодинамических переменных к другому – конечному. Различают процессы:

самопроизвольные, для осуществления которых не надо затрачивать энергию;

несамопроизвольные, происходящие только при затрате энергии;

обратимые – это процессы, допускающие возможность возвращения системы в исходное состояние без того, чтобы в окружающей среде остались какие-либо изменения;

равновесные – процессы, при которых система проходит через непрерывный ряд равновесных состояний под действием бесконечно малой разности сил.

В ходе процесса некоторые термодинамические переменные могут быть зафиксированы. В частности, различают следующие процессы:

а) изобарические (Р=const);

б) изохорические (V=const);

в) изотермические (T=const);

г) изобарно-изотермические (P=const, T=const);

д) адиабатические (Q=const) – система изолирована.

Термодинамика базируется только на экспериментально обнаруженных объективных закономерностях, сформулированных на основе двух постулатов (исходных положений) и трех законов (начал).

Основной постулат термодинамики:

Любая изолированная система с течением времени приходит в равновесное состояние и самопроизвольно не может из него выйти.

Это положение ограничивает размер систем, которые описывает термодинамика. Она не выполняется для систем астрономического масштаба и микроскопических систем с малым числом частиц.

Второй постулат, или нулевой закон термодинамики, сформулирован в 1931 г. английским физиком Р. Г. Фаулером. Нулевой закон термодинамики описывает свойства систем, находящихся в состоянии теплового равновесия:

Две системы, находящиеся в термическом равновесии с третьей системой, состоят в термическом равновесии друг с другом.

Второй постулат говорит о существовании особой интенсивной переменной, характеризующей состояние теплового равновесия и называемой температурой. Системы, находящиеся в тепловом равновесии, имеют одинаковую температуру.
2.3.2 Энергия, теплота и работа
В каждом веществе запасено определенное количество энергии. Энергия мера способности системы совершать работу и (или) переносить тепло; общая качественная мера движения и взаимодействия материи.

Существуют различные формы энергии: механическая, тепловая, световая, электрическая, химическая, ядерная. Химические реакции обычно сопровождаются выделением или поглощением энергии. В соответствии с различными формами энергии по-разному проявляются энергетические эффекты химических реакций.

В одних случаях реакции сопровождаются выделением или поглощением тепла. Например, сгорание топлива, нейтрализация кислот щелочами, соединение металла с серой сопровождаются выделением значительного количества тепла:
, Н = - 393,52кДж.

, Н = - 890 кДж.

, Н = - 57,63 кДж.

, Н = - 100,26 кДж.
Наоборот, такие реакции, как разложение СаСО3, образование NO из N2 и О2, требуют для своего протекания непрерывного притока тепла извне и тотчас останавливаются, если нагревание прекращается:
, Н = 279 кДж.

Н = 280 кДж.
В других случаях происходит выделение или поглощение электрической энергии. Так при работе гальванического элемента или аккумулятора электрическая энергия получается за счет протекания соответствующих реакций. Например, в аккумуляторе:
.
Электролизом (т. е. при затрате электроэнергии) можно осуществить разложение воды на водород и кислород:
.
В третьих случаях реакции сопровождаются выделением света, как, например, при сгорании магния (магниевая вспышка):
теплота и свет,
или поглощением света, как при разложении бромида серебра AgBr в фотографическом процессе:
.
В четвертых, за счет химической реакции получается механическая работа, как, например, при взрыве артиллерийского снаряда. Во многих реакциях энергия может выделяться параллельно в различных формах.

Энергия химических соединений сосредоточена главным образом в химических связях. В ходе химической реакции одни связи разрушаются, другие образуются. Чтобы разрушить связь между двумя атомами, требуется затратить энергию. Когда химическая связь образуется, энергия выделяется.

Внутренняя энергия U общий запас энергии всех частиц, включая движение молекул, колебания связей, движение электронов, ядер и т.д., т.е. все виды энергии, кроме кинетической и потенциальной энергии системы в целом.

Внутренняя энергия системы зависит от природы вещества, его массы и от параметров состояния системы. В общем случае для системы с количеством вещества 1 моль:
U = f(P, T) или U = f(V, T). (2.1)
Внутренняя энергия является функцией состояния, т. е. изменение ее не будет зависеть от того, через какие промежуточные стадии идет процесс, а будет определяться только исходным и конечным состояниями системы.

Внутреннюю энергию нельзя определить, поскольку у системы нельзя отнять всю энергию. Измеряется и рассчитывается не сама энергия, а ее изменения:
. (2.2)
Формы перехода энергии от одной системы к другой могут быть разбиты на две группы.

В первую группу входит только одна форма перехода движения путем хаотических столкновений молекул двух соприкасающихся тел, т.е. путём теплопроводности (и одновременно путём излучения). Мерой передаваемого таким способом движения является теплота. Теплота Q есть форма передачи энергии путем неупорядоченного (хаотического) движения молекул. Мера переданной энергии от одной системы к другой в результате столкновений молекул о границу их раздела есть количество теплоты.

Во вторую группу включаются различные формы перехода движения, общей чертой которых является перемещение масс, охватывающих очень большие числа молекул (т.е. макроскопических масс), под действием каких-либо сил. Таковы поднятие тел в поле тяготения, расширение газа, находящегося под давлением и др. Общей мерой передаваемого такими способами движения является работа Aформа передачи энергии путем упорядоченного (направленного) движения частиц.

Работа и теплота связаны с процессом и являются функциями перехода, т.е. их величина зависит от пути, по которому происходит изменение системы. Теплота и работа характеризуют качественно и количественно две различные формы передачи движения от данной части материального мира к другой. Теплота и работа возникают только тогда, когда возникает процесс, и характеризуют только процесс. В статических условиях теплота и работа не существуют.

Изменение внутренней энергии можно измерить с помощью теплоты и работы, так как система может обмениваться с окружающей средой веществом или энергией в форме теплоты Q и работы A.
2.3.3 Вопросы для самоконтроля
1. Что называют термодинамикой?

3. Что изучает химическая термодинамика?

4. Приведите определение термодинамической системы.

5. Какие виды термодинамических систем существуют?

6. Как классифицируют термодинамические переменные?

7. Какие переменные называют термодинамическими параметрами?

8. Что собой представляют функции состояния и перехода?

9. Какие различают состояния термодинамических систем?

10. Что называют термодинамическим процессом?

11. Как классифицируют процессы в термодинамике?

12. На каких постулатах основывается термодинамика?

13. Что называют энергией?

14. Что собой представляет внутренняя энергия системы?

15. В чем заключается физический смысл понятий теплота и работа?
2.4 Первый закон термодинамики. Энтальпия
2.4.1 Первый закон термодинамики
Первый закон термодинамики был установлен Г.И. Гессом в 1840 году. Первый закон термодинамики представляет собой закон сохранения энергии, один из всеобщих законов природы.

Энергия ниоткуда не берется и никуда не исчезает, а только переходит из одной формы в другую в эквивалентных соотношениях.

Приведем еще некоторые формулировки первого начала термодинамики:

Энергия не создается и не уничтожается.

Вечный двигатель (perpetuum mobile) первого рода невозможен (двигатель, совершающий работу без затраты энергии).

В любой изолированной системе общее количество энергии постоянно.

Первое закон термодинамики устанавливает соотношение между теплотой Q, работой А и изменением внутренней энергии системы ΔU:
. (2.3)
Поглощенная системой теплота расходуется на увеличение внутренней энергии системы и совершение системой внешней работы.

Эквивалентность теплоты и работы установлена экспериментально. Первый закон термодинамики утверждает:

1) энергия изолированной системы постоянна;

2) в закрытой системе энергия может изменяться:

а) за счет совершения работы над окружающей средой (или среды над системой);

б) обмена теплотой с окружающей средой.

Уравнение (2.4.1) является математической записью первого закона термодинамики.

Рассмотрим приложение первого закона термодинамики для определения работы, совершаемой системой при различных термодинамических процессах (будем рассматривать простейший случай – работу расширения идеального газа).

Изохорный процесс (V = const; ΔV = 0). Поскольку работа расширения равна произведению давления и изменения объема, для изохорного процесса не производится работа против внешнего давления p, тогда получаем:
, (2.4)

, (2.5)
где − теплота, поглощенная системой в изохорном процессе.

При изохорном процессе изменение внутренней энергии равно подводимой (или отводимой) теплоте процесса.

Изохорные процессы реализуются в герметично закрытых или запаянных сосудах. При изохорном процессе энергетический эффект химической реакции проявляется как чисто тепловой, связанный с изменением внутренней энергии системы, например, реакция нейтрализации в разбавленном растворе при постоянном объеме (изохорный процесс):
H3O+ + OH- = 2H2O, ∆H= + 57 кДж.
Изотермический процесс (Т = const). В данном процессе изменение внутренней энергии не происходит U = 0. Тогда, подставляя данное выражение в уравнение (2.3) для изотермического процесса получим:
. (2.6)
При изотермическом процессе вся подводимая теплота идет на совершение работы расширения газа.

Если смешать в пробирке водные растворы карбоната натрия и соляной кислоты и быстро закрыть пробирку пробкой, то через некоторое время система совершит механическую работу, «выстрелив» пробкой. При этом температура растворов после реакции практически не изменяется. Работа совершается, когда повышенное давление в закрытой пробирке уравнивается с атмосферным после вылетания пробки.

Адиабатический процесс (Q = 0). При адиабатическом процессе работа совершается за счет убыли внутренней энергии:
. (2.7)
Изобарный процесс (Р = const). При постоянном давлении и при условии, что в ходе процесса совершается только работа расширения, получаем:
. (2.8)
Подставляя полученное выражение для работы в уравнение (2.3), для изобарного процесса получим:
. (2.9)
В уравнении (2.9) сгруппируем переменные с одинаковыми индексами. Получим:
, (2.10)
Введем новую функцию состояния системы – энтальпию H (от греческого «энтальпо» – нагреваю), тождественно равную сумме внутренней энергии и произведения давления на объем:
. (2.11)
Тогда выражение (2.10) преобразуется к следующему виду:
. (2.12)

Теплота изобарного процесса расходуется на изменение энтальпии системы.

Энтальпия функция состояния системы сама по себе, как и внутренняя энергия, не может быть определена. Имеем дело только с ее изменениями.

Отрицательная величина соответствует выделению тепла в результате реакции − экзотермические реакции, <0.

Положительная величина соответствует поглощению тепла из окружающей среды − эндотермические реакции, >0.
2.4.2 Примеры решения задач

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18

Похожие:

Химия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов iconРабочая программа по дисциплине в физическая и коллоидная химия
Цельюявляетсяизучение закономерностей протекания химических, физико-химических и коллоидно-химических процессов, используя при этом...
Химия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов iconРабочая программа по дисциплине в химия физическая и коллоидная
Цельюявляетсяизучение закономерностей протекания химических, физико-химических и коллоидно-химических процессов, используя при этом...
Химия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов iconРабочая программа по дисциплине с 3 Физическая и коллоидная химия
Целью является изучение закономерностей протекания химических, физико-химических и коллоидно-химических процессов, используя при...
Химия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов iconХимические основы биологических процессов учебно-методический комплекс
«Химия», профили подготовки: «Неорганическая химия и химия координационных соединений», «Физическая химия», «Химия окружающей среды,...
Химия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов iconАввакумов Е. Г. Механические методы активации химических процессов. 2-е изд
Дисциплина «Химия и физика полимеров» явля­ется одной из основных теоретических химических дисциплин для под­готовки химиков-технологов,...
Химия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов iconРабочая программа по дисциплине б транспортная энергетика
«Транспортная энергетика» являются: формирование у студентов знаний основных теоретических положений термодинамики и теплотехники,...
Химия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов iconРабочая программа дисциплины Химия. Модуль «Аналитическая химия»
Особенностью программы по дисциплине «Химия» является фундаментальный характер её содержания, необходимых для формирования у бакалавров...
Химия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов iconРабочая программа дисциплины Химия. Модуль «Аналитическая химия»
Особенностью программы по дисциплине «Химия» является фундаментальный характер её содержания, необходимых для формирования у специалистов...
Химия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов iconРабочая программа дисциплины дисциплина опд. Ф. 10 Биохимия
Целью дисциплины является изучение строения и свойств макромолекул, входящих в состав живой материи, их химических превращений и...
Химия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов iconОтчет 63 с., 39 рис., 11 табл., 46 источников. Ключевые слова
«Спектроскопия молекулярных комплексов. Структура, динамика и энергетика межмолекулярных взаимодействий в них» авцп «Развитие научного...
Химия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов iconАльтернативные источники энергии Солнечная энергетика Солнечная энергетика
Солнечная энергетика используетнеисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов....
Химия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов iconАналитическая химия учебно-методический комплекс
«Химия», профили подготовки: «Неорганическая химия и химия координационных соединений», «Физическая химия», «Химия окружающей среды,...
Химия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов iconРабочая программа учебной дисциплины «Математика»
Фундаментальная и прикладная химия включает: исследование химических процессов, происходящих в природе или проводимых в лабораторных...
Химия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов iconСодержание учебной дисциплины
Элементы химической термодинамики. Понятие о внутренней энергии, энтальпии, энтропии, энергии Гиббса. Тепловые эффекты химических...
Химия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов iconПрограмма элективного курса ««химия и жизнь»
Целью настоящего курса является системное изучение химических процессов, происходящих в воздухе, почве и воде, биогеохимических механизмов,...
Химия модуль 3 энергетика и динамика химических процессов icon«физические основы электротехнологических процессов»
Разработана в соответствии с фгос впо, ооп по направлению подготовки бакалавриата 140400. 62 «Энергетика и электротехника»


Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
100-bal.ru
Поиск