Entalpija, entropija i energija. Izračun entalpije

Tko zna što su entropija i entalpija. i dobio najbolji odgovor

Odgovor od Vike[aktivno]
Entalpija i entropija
Promjena slobodne energije (ΔG) kemijske reakcije ovisi o nizu čimbenika, uključujući temperaturu i koncentraciju reaktanata.
A. Toplina reakcije i kalorimetrija
Sve kemijske reakcije popraćene su oslobađanjem ili apsorpcijom topline. Reakcije prvog tipa nazivaju se egzotermnim, a reakcije drugog tipa endotermnim. Mjera topline reakcije je promjena entalpije ΔH, koja odgovara prijenosu topline pri konstantnom tlaku. U slučaju egzotermnih reakcija, sustav gubi toplinu i ΔH je negativna vrijednost. U slučaju endotermnih reakcija, sustav apsorbira toplinu i ΔH je pozitivna vrijednost.
Za mnoge kemijske reakcije ΔG i ΔH imaju slične vrijednosti. Ova nam okolnost omogućuje određivanje energetske vrijednosti prehrambeni proizvodi. U živim organizmima hrana se obično oksidira kisikom u CO2 i H2O. Maksimum kemijski rad, koje hranjive tvari mogu izvesti u tijelu, tj. ΔG reakcije oksidacije sastojaka hrane, utvrđuje se spaljivanjem uzorka odgovarajuće tvari u kalorimetru u atmosferi kisika. Oslobođena toplina povećava temperaturu vode u kalorimetru. Toplina reakcije (entalpija izgaranja) izračunava se iz temperaturne razlike.
B. Entalpija i entropija
< 0) несмотря на то, что являются эндотермическими (ΔΗ >
Što je veći stupanj nereda (poremećenosti) sustava, to je veća i entropija sustava. Dakle, ako proces ide u smjeru sve veće neuređenosti sustava (a svakodnevna iskustva pokazuju da je to najvjerojatniji proces), ΔS je pozitivna vrijednost. Za povećanje stupnja reda u sustavu (ΔS >
ΔG = ΔH - T ΔS
Objasnimo ovisnost ove tri veličine na dva primjera.
Eksplozija eksplozivne smjese (1) je međudjelovanje dvaju plinova - kisika i vodika - uz nastanak vode. Kao i mnoge redoks reakcije. ovo je vrlo egzoterman proces (tj. ΔH<< 0). В то же время в результате реакции возрастает степень упорядоченности системы. Газ с его хаотически мигрирующими молекулами перешел в более упорядоченное состояние -- жидкую фазу, при этом число молекул в системе уменьшилось на 1/3. В результате увеличения степени упорядоченности (ΔS < 0) член уравнения -T · ΔS - величина положительная, однако это с избытком компенсируется ростом энтальпии: в итоге происходит высоко экзергоническая реакция (ΔG <<0).
Kada se kuhinjska sol (2) otopi u vodi, ΔH je pozitivna vrijednost, temperatura u posudi s otopinom, odnosno u volumenu otopine se smanjuje. Ipak, proces se odvija spontano, budući da se stupanj uređenosti sustava smanjuje. U početnom stanju ioni Na+ i Cl- zauzimali su fiksne položaje u kristalnoj rešetki. U otopini se kreću neovisno jedna o drugoj u proizvoljnim smjerovima. Smanjenje reda (ΔS > 0) znači da -T · ΔS član u jednadžbi ima predznak minus. Ovo kompenzira ΔH i, općenito, ΔG je negativna vrijednost. Takvi se procesi obično nazivaju entropijskim.

Odgovor od 2 odgovora[guru]

Zdravo! Ovdje je izbor tema s odgovorima na vaše pitanje: Tko zna što su entropija i entalpija.

Odgovor od =CaT=[guru]
Entropija (od grčkog ἐντροπία - rotacija, transformacija) je koncept prvi put uveden u termodinamici za određivanje mjere ireverzibilne disipacije energije. Pojam se široko koristi u drugim područjima znanja: u statističkoj fizici kao mjera vjerojatnosti pojave bilo kojeg makroskopskog stanja; u informacijskoj teoriji kao mjera nesigurnosti bilo kojeg iskustva (test), koji može imati različite ishode, u povijesnoj znanosti, za ekspliciranje fenomena alternativne povijesti (invarijantnost i varijabilnost povijesnog procesa).
href="">
Entalpija sustava (od grčkog enthalpo I toplina), jednoznačna funkcija H stanja termodinamičkog sustava s neovisnim parametrima entropije S i tlaka P, povezana je s unutarnjom energijom U relacijom
H=U+PV
gdje je V volumen sustava.

Odgovor od Jovetlana Pustotina[guru]
entropija je funkcija stanja termodinamičkog sustava, čija je promjena u ravnotežnom procesu jednaka omjeru količine tijela pridodanog sustavu ili uklonjenog iz njega prema termodinamičkoj temperaturi sustava; u izoliranom sustavu praćene povećanjem zntropije, one dovode sustav bliže ravnotežnom stanju u kojem je zntropija maksimalna. To je bit drugog zakona termodinamike, oba zakona termodinamike odražavao je njemački fizičar Rudolf Clausius - energija svijeta ostaje konstantna, entropija teži svojoj maksimalnoj vrijednosti. Entalpija je jednoznačna funkcija stanja termodinamičkog sustava s neovisnim parametrima entropije i tlaka; ta se veličina naziva sadržajem topline sustava, promjena entalpije je jednaka na količinu topline koja se dovodi u stanje termodinamičke ravnoteže, entalpija sustava je minimalna.

Odgovor od Terminator-5[guru]
Kako su pametni i složeni njihovi odgovori! Zašto komplicirati, može se jednostavno reći. Entalpija je stanje osobe tijekom priljeva i odljeva novca. A entropija je stupanj nemogućnosti povratka u stanje kada je još bilo novca. Manje novca ostaje prije isplate. , što je veća, to je entropija veća!

Odgovor od Samo Manya[novak]
Entalpija i entropija
Promjena slobodne energije (ΔG) kemijske reakcije ovisi o nizu čimbenika, uključujući temperaturu i koncentraciju reaktanata (vidi str. 24). Ovaj odjeljak raspravlja o još dva parametra koji su povezani sa strukturnim i energetskim promjenama u molekulama.
B. Entalpija i entropija
Toplina reakcije ΔH i promjena slobodne energije ΔG nemaju uvijek usporedive vrijednosti. U stvari, poznato je da se reakcije javljaju spontano (ΔG< 0) несмотря на то, что являются эндотермическими (ΔΗ >0). To se događa jer je reakcija pod utjecajem promjene stupnja uređenosti sustava. Mjera promjene uređenosti sustava je promjena entropije ΔS.
Što je veći stupanj nereda (poremećenosti) sustava, to je veća i entropija sustava. Dakle, ako proces ide u smjeru sve veće neuređenosti sustava (a svakodnevna iskustva pokazuju da je to najvjerojatniji proces), ΔS je pozitivna vrijednost. Za povećanje stupnja uređenosti sustava (ΔS > 0) potrebno je utrošiti energiju. Obje ove odredbe proizlaze iz temeljnog zakona prirode – drugog zakona termodinamike. Kvantitativno, odnos između promjena entalpije, entropije i slobodne energije opisan je Gibbs-Helmholtzovom jednadžbom:
ΔG = ΔH - T ΔS

Odgovor od 2 odgovora[guru]

Zdravo! Evo drugih tema sa sličnim pitanjima.

Toplinski kapacitet i njegove vrste. Specifični toplinski kapacitet S nazvati količinu topline d, koji je potreban za promjenu temperature jedinice količine tvari za jedan stupanj: S = d/bT, s = dg/dT.

Ovisno o načinu mjerenja jedinične količine tvari, naravi termodinamičkog procesa i veličini temperaturnog intervala, razlikujemo nekoliko vrsta toplinskih kapaciteta.

1. Ovisno o jedinici količine tvari (1 kg, 1 m 3, 1 mol), toplinski kapacitet je masa S[J/(kg-K)], volumetrijski S"[J/(m 3 - K)] i molarni s [JDmol-K)].

Veza između njih izražena je sljedećim odnosom:

gdje je pH gustoća u normalnim fizičkim uvjetima.

Količina topline se prema tome određuje formulom

Gdje m- masa plina, kg; U n- volumen plina smanjen na normalne fizičke uvjete; P- broj molova plina.

2. Toplinski kapacitet ovisi o prirodi procesa i svojstvima plina. Ovisno o načinu opskrbe toplinom, razlikuje se toplinski kapacitet pri stalnom tlaku (izobarni). sa str i toplinski kapacitet pri konstantnom volumenu (izohorno) c v . Pojmovi "toplinski kapacitet pri konstantnoj temperaturi" i "adijabatski toplinski kapacitet" rijetko se koriste, od kada T= konst S= d^/O = oo, a kada dg= 0 s = O/d/ = 0.

Davne 1842. godine jedan od utemeljitelja zakona o održanju i transformaciji energije, R. Yuer, utvrdio je da

Fizičko značenje ove ovisnosti lako je razumjeti. Ako zagrijemo 1 mol (ili 1 kg) plina u cilindru iznad klipa za jedan stupanj pri stalnom volumenu, t.j. uz fiksni nepomični klip potrebno je potrošiti količinu topline s tobom tada će se pri stalnom tlaku ovoj količini topline dodati rad c/? (ili I), što će ekspandirajući plin izvesti gurajući otpušteni klip.

Stav Do = c p /c v naziva se adijabatski eksponent. Imajte na umu da znajući Do a pomoću jednadžbi (1.5) može se odrediti

3. Budući da se toplinski kapacitet mijenja s temperaturom, ovisno o rasponu temperature razlikuju se stvarna (s) i prosječna (s t) specifična toplina. Pravi toplinski kapacitet je onaj koji odgovara infinitezimalnom temperaturnom rasponu: c = dq/dT, a prosjek je toplinski kapacitet koji odgovara konačnom rasponu temperature: s t = q/(T 2- G)).

Ovisnost toplinskog kapaciteta o temperaturi može se izraziti numeričkim nizom u kojem su prva dva člana od primarne važnosti:

Gdje a, b, d- konstante, ovisno o prirodi plina.

Eksperimentalno je utvrđeno da toplinski kapacitet realnih plinova ovisi i o tlaku, čiji utjecaj na visoke temperature, karakterističan za proizvode izgaranja u toplinskim motorima (1000... 2000 °C), beznačajan je. Pri proračunu Parni motori, turbine, pretvarači topline, ne može se zanemariti utjecaj tlaka na toplinski kapacitet.

U praktičnim proračunima tablični podaci prosječnih toplinskih kapaciteta u temperaturnom području od 0 do ja U ovom slučaju, količina topline potrebna za zagrijavanje 1 kg radnog fluida od 0 do /, ili do / 2, bit će

Ovdje s^0 i sa? 0 - tablične vrijednosti toplinskih kapaciteta u temperaturnim rasponima (0.../]) i (0.../ 2).

Količina topline potrebna za zagrijavanje 1 kg tijela iz t x do / 2, definira se kao razlika:

Entalpija. U nekim slučajevima ispada da je preporučljivo kombinirati parametre I I pv u zajednički kalorijski parametar koji se zove entalpija:

Entalpija je termodinamička funkcija koja ima značenje ukupne (unutarnje i vanjske) energije sustava. Sastoji se od unutarnje energije I i elastična energija p.v. uzrokovane prisutnošću vanjskog pritiska okoline R, oni. pv postoji rad koji se mora utrošiti za uvođenje radnog fluida volumena v u okolinu pod pritiskom R.

Za idealni plin vrijede sljedeće relacije:

Na R= const može se dobiti:

Izdiferenciravši se i - i + pv i zamjenom u diferencijalnu jednadžbu prvog zakona termodinamike za protok radnog fluida, možemo dobiti

Entalpija se mjeri u istim jedinicama kao toplina, rad i unutarnja energija (J/kg). Budući da je entalpija, kao i unutarnja energija, funkcija stanja, onda je apsolutna vrijednost može se odrediti samo s točnošću do određene konstante, proizvoljno odabrane za početnu točku.

Prema međunarodnom sporazumu, za polazište vode i vodene pare uzima se tzv. entalpija. trostruka točka (T = 273,16 K i p = 0,0006 Pa), u kojem je moguće istovremeno postojanje triju faza: leda, tekućine i pare. Temperatura se može uzeti kao početna točka za entalpiju za plinove T- 0 K.

Drugi zakon termodinamike. Drugi zakon termodinamike, kao i prvi, eksperimentalni je zakon koji se temelji na stoljetnim opažanjima znanstvenika, ali je ustanovljen tek sredinom 19. stoljeća.

Promatranja prirodnih pojava pokazuju da je nastanak i razvoj prirodnih procesa koji se spontano odvijaju u njoj, a čiji se rad može koristiti za ljudske potrebe, moguć samo u odsutnosti ravnoteže između termodinamičkog sustava koji je uključen u proces i okoliša. Ove procese uvijek karakterizira jednosmjerni tok od višeg potencijala prema nižem (od više temperature prema nižoj ili od više temperature). visokotlačni nižem). Kada se ovi procesi odvijaju, termodinamički sustav nastoji doći u ravnotežu s okolinom koju karakterizira jednakost tlaka i temperature sustava i okoline.

Iz opažanja prirodnih pojava također proizlazi da je potrebno utrošiti energiju posuđenu iz vanjskog okruženja da bi se proces natjerao da teče u smjeru suprotnom od smjera spontanog procesa.

Drugi zakon termodinamike je generalizacija navedenih odredbi i glasi kako slijedi.

• 1. Spontani tijek prirodnih procesa nastaje i razvija se u nedostatku ravnoteže između termodinamičkog sustava uključenog u proces i okoline.
• 2. Prirodni procesi koji se spontano odvijaju u prirodi, a čiji rad čovjek može koristiti, uvijek teku samo u jednom smjeru od višeg potencijala prema nižem.
• 3. Tijek spontano nastalih procesa odvija se u smjeru uspostavljanja ravnoteže termodinamičkog sustava s okolinom, a postizanjem te ravnoteže procesi prestaju.
• 4. Proces se može odvijati u smjeru suprotnom od spontanog procesa ako se energija za to posuđuje iz vanjskog okruženja.

Formulacije drugog zakona termodinamike koje su dali razni znanstvenici rezultirale su u obliku postulata dobivenih kao rezultat razvoja odredbi koje je izrazio francuski znanstvenik Sadi Carnot.

Konkretno, postulat njemačkog znanstvenika R. Clausiusa je da toplina ne može prijeći s hladnog tijela na toplo bez kompenzacije. Suština postulata engleskog znanstvenika W. Thomsona je da je nemoguće provesti ciklus toplotna mašina bez prijenosa neke topline s izvora topline na višoj temperaturi na izvor s nižom temperaturom.

Ovu formulaciju treba shvatiti na sljedeći način: Za rad stroja s povremenim radom potrebna su najmanje dva izvora topline različite temperature; u tom slučaju samo dio topline preuzete iz izvora visoke temperature može se pretvoriti u rad, dok se drugi dio topline mora predati izvoru niske temperature. Izvor visoke temperature ponekad se naziva hladnjak ili gornji izvor topline, a izvor niske temperature ponekad se naziva hladnjak, donji izvor topline ili hladnjak.

Entropija. U termodinamici se koristi još jedan parametar stanja radne tekućine - entropija, uspostavljanje veze između količine topline i temperature (R. Clausius, 1850). Objasnimo ovaj parametar na temelju sljedećih razmatranja.

Jednadžba prvog zakona termodinamike može se napisati kao

U ovoj jednadžbi d q nije puni diferencijal, jer desna strana jednadžbe uključuje član d/, koji nije totalni diferencijal, jer rad nije parametar stanja plina, već funkcija procesa. Kao rezultat, jednadžba se ne može integrirati u intervalu dva proizvoljno odabrana stanja plina.

Iz matematike je poznato da se svaki binom može prikazati kao totalni diferencijal ako se pomnoži s takozvanim integrirajućim faktorom.

Kada se pomnoži integrirajući faktor 1 /T(Gdje T - apsolutna temperatura), rezultirajuća jednadžba će imati oblik

Jednadžba (1.6) se može prikazati u malo drugačijem obliku, naime:

Izraz (1.7) pokazuje da je d q/T predstavlja ukupni diferencijal neke funkcije s(tj. d q/T= ds), koji je parametar stanja plina, jer ovisi samo o dva parametra stanja plina i stoga ne ovisi o načinu na koji je plin prešao iz jednog stanja u drugo. Ovaj parametar stanja plina općenito se naziva plinska entropija i označava se slovom S(J/C). Entropija po 1 kg plina naziva se specifična entropija plin i označava se slovom s[J/(kg-K)].

Ranije dana jednadžba d q = di - vdp je također nepotpuna diferencijalna jednadžba, jer d q nije totalni diferencijal. Međutim, ova se jednadžba, kada se pomnoži integrirajućim faktorom 1/7', može svesti na oblik potpune diferencijalne jednadžbe

Stoga,

S obzirom da za idealni plin pv = RT i stoga

jednadžba (1.8) za idealni plin može se transformirati na sljedeći način:

Nakon integracije poprimit će oblik

Promjena entropije u intervalu između dva plinska stanja (7 i 2) izražena jednadžbom

Iz jednadžbe (1.9) slijedi da je količina topline uključena u određeni termodinamički proces kada radni fluid prijeđe iz stanja 7 u stanje 2, može se izraziti na sljedeći način:

Taj se integral može izračunati ako je poznat funkcionalni odnos između Tns. Pomoću ove ovisnosti konstruiraju se krivulje u koordinatnom sustavu s- T, odražavajući određene termodinamičke procese.

Na temelju izraza (1.10) možemo zaključiti da za proces 1-2 (Sl. 1.5) područje 7- 2-s 2 - s b koji leži ispod krivulje koja predstavlja ovaj proces izražava količinu topline uključenu u ovaj proces.

Riža. 1.5.

Da biste odredili brojčane vrijednosti entropije, upotrijebite ishodište u T = 0 K, za koje je i 0 = 0.

Fizičko značenje entropije. Entropija se ne može izmjeriti, njezino je značenje teško demonstrirati korištenjem vizualna pomagala, ali se može razumjeti sljedećim tumačenjima.

1. Entropija je mjera vrijednosti topline, njezine iskoristivosti i tehnološke učinkovitosti. Možemo reći da je za izolirani sustav (grijač - radni fluid) As = 0, kada prima količinu topline od grijača q u3| = (f/G,) i manje to je to oni. što viši T išto više rada obavlja sustav.

Svakodnevno iskustvo pokazuje da je viša temperatura rashladne tekućine uz istu količinu topline q, oni. manja je entropija s = (q/T), to je toplina vrjednija, jer se može koristiti ne samo za obavljanje poslova, već i za tehnološke potrebe - taljenje metala, grijanje itd.

• 2. Entropija je mjera gubitka rada zbog ireverzibilnosti stvarnih procesa. Što je proces u izoliranom sustavu nepovratniji, entropija se više povećava s 2" 5, a veći udio energije se ne pretvara u rad, rasipajući se u okoliš.
• 3. Entropija je mjera nereda. Ako ustanovimo određenu mjeru poremećaja makrosustava - poremećaj smještaja i kretanja čestica D, onda možemo pisati s = k InZ).

Posljedično, povećanje nereda znači povećanje entropije, rasipanje energije. Kada se dovodi toplina, slučajnost toplinskog gibanja čestica se povećava, a entropija se povećava. Inače, hlađenje sustava na konstantan volumen znači oduzimanje topline iz njega, a time i entropije. U tom slučaju povećava se uređenost sustava, a smanjuje entropija. Kada se plin kondenzira u tekućinu, molekule zauzimaju specifičnije položaje, njihov redoslijed se naglo povećava, što odgovara naglom smanjenju entropije. Daljnjim smanjenjem temperature toplinsko gibanje postaje sve manje intenzivno, nered sve manji, a samim time i entropija sve manja. Kad se tekućina pretvori u čvrsta, molekule (ioni) tvore pravilne kristalne rešetke, tj. opet će se smanjiti nered, a time i entropija, itd. Ovaj obrazac nam omogućuje da pretpostavimo da će pri apsolutnoj temperaturi jednakoj nuli toplinsko gibanje potpuno prestati i da će se u sustavu uspostaviti maksimalni red, tj. nered i entropija će postati nula. Ova pretpostavka je u skladu s iskustvom, ali se ne može eksperimentalno potvrditi (budući da apsolutna temperatura, jednaka nuli, nedostižno) i zove se treći zakon termodinamike.

Stoga

Reverzibilni i ireverzibilni termodinamički procesi. Za

proučavanja termodinamičkih procesa uvode pojam ravnotežnih (reverzibilnih) procesa.

Stanje radnog fluida u kojem se tlak i temperatura, a time i specifični volumen u svim svojim točkama ne mijenjaju bez utjecaja vanjske energije u vremenu, nazivamo ravnotežno stanje.

Konzistentna promjena stanja radne tekućine koja proizlazi iz energetska interakcija radni fluid s okolinom naziva se termodinamički proces. Proces tijekom kojeg tijelo uzastopno prolazi kroz kontinuirani niz ravnotežnih stanja naziva se ravnoteža.

Reverzibilan proces naziva se termodinamički proces koji mu omogućuje da teče kroz ista ravnotežna stanja u smjeru naprijed i nazad, a da u okolini ne ostaju nikakve promjene.

Ako navedeni uvjet nije ispunjen, proces se završava nepovratan. Primjer ireverzibilnog procesa je prijenos topline u parnom kotlu s plinova s ​​temperaturom od 600...1000 °C na paru s temperaturom od 400...500 °C, budući da je obrnuti prijenos topline iz pare. na plinove bez promjene njihove temperature je nemoguće.

U čisti oblik Reverzibilni procesi se ne opažaju u prirodi i tehnici. Međutim, njihovo proučavanje je od velike važnosti, jer su mnogi stvarni procesi blizu reverzibilnih.

PREDAVANJE br.8.

Obrasci kemijskih reakcija

Uvod u termodinamiku. Pojam entropije, entalpije, Gibbsove energije. Mogućnost nastanka kemijskih reakcija. Entalpijski i entropijski faktori procesa.

Kemijska termodinamika

Pitanje je li ova ili ona spontana reakcija u načelu moguća pod određenim uvjetima razmatra kemijska termodinamika. Na primjer, eksplozija baruta (salitre, sumpora i ugljena) nije moguća sama od sebe. U normalnim uvjetima reakcija se ne događa. Za početak vam je potreban t°, odnosno udarac.

Kemijska termodinamika razmatra prijelaz sustava iz jednog stanja u drugo, potpuno zanemarujući mehanizam prijelaza. Razmatra se kako se odvija prijelaz polaznih tvari u produkte reakcije i kako brzina ovisi o uvjetima reakcije kemijska kinetika. Ako je reakcija termodinamički zabranjena, onda je besmisleno razmatrati njenu brzinu; ova reakcija ne teče spontano.

Ako je reakcija termodinamički moguća, tada se brzina može promijeniti, na primjer, uvođenjem katalizatora. Teorije, zakoni, numeričke karakteristike potrebne su za kontrolu reakcija: usporavanje procesa korozije metala ili sastavljanje sastava raketnog goriva itd.

Termodinamika - znanost o pretvaranju jedne vrste energije i rada u drugu. Postoje 3 principa termodinamike.

Kemijska se zove termodinamika s obzirom na pretvorbu energije i rad u kemijskim reakcijama. Da biste to učinili morate znati državna funkcija.

Državna funkcija naziva se takva promjenjiva karakteristika sustava koja ne ovisi o pretpovijesti sustava i promjena u kojoj tijekom prijelaza sustava iz jednog stanja u drugo ne ovisi o tome kako je ta promjena izvršena.

(Sizif, planina,

ΔE kamena na planini je funkcija stanja)

ΔE – potencijalna energija

ΔE = mg(h 2 -h 1)

Da biste koristili funkcije stanja, morate definirati sama stanja.

Opcije statusa

Statusne funkcije

A i Q, tj. rad i toplina su dvije funkcije kojima se bavi termodinamika, ali koje nisu funkcije stanja.

Svaki sustav čiji prijelaz iz jednog stanja u drugo razmatra termodinamika može imati:

ja stalan volumen(tj. npr. zatvorena ampula), V – konst.

Procesi koji se odvijaju pri konstantnom volumenu nazivaju se izohorni, (izohorno).

II stalni pritisak. izobarni procesi (izobarni), P – konst.

III konstantnot˚. izotermna procesa, T – konst.

Nazivaju se procesi koji se odvijaju u sustavu u uvjetima kada nema izmjene topline između sustava i vanjske okoline adijabatski.

Toplina koju sustav primi smatra se pozitivnom, a toplina koju sustav otpusti u vanjsku okolinu smatra se negativnom. Toplina je određena brojem J (kJ).

Prvi zakon termodinamike. Entalpija.

Prvi zakon termodinamike je zakon održanja i transformacije energije.

promjena unutarnje energije sustava jednaka je razlici između količine topline koju sustav primi iz okoline i količine rada koji sustav izvrši na okolinu.

ΔU - u kemijskoj reakciji - je promjena unutarnje energije sustava kao rezultat pretvorbe određenog broja molova polaznih tvari u određeni broj molova produkata reakcije.

(razlika između energija završnog i početnog stanja).

Zatim

Ako je reakcija izohorna, onda V-const i
(tj. količina topline koju sustav prima ili otpušta).

Ako je reakcija izobarna, tada se odvija pri konstantnom vanjskom tlaku:

Zatim

Većina kemijskih reakcija odvija se u izobarnim uvjetima, tj. potrebno je odrediti Q P i rad rastezanja (sabijanja).

Kako bi se pojednostavila situacija u termodinamici, usvojena je nova funkcija - entalpija N.

Promjena entalpije u reakciji bit će jednaka:

Uzimajući u obzir jednadžbu (1), dobivamo

a budući da se reakcija odvija u izobarnim uvjetima, tada je P = konst
.

, ali mi to znamo
, zamijenimo:

, Zatim

, tj. razlika između toplinskih učinaka iste reakcije mjerenih pri konstantnom tlaku i konstantnom volumenu jednaka je radu širenja. Stoga je promjena entalpije jedinstveno povezana s količinom topline koju sustav primi ili otpusti tijekom izobarnog prijelaza, a promjena entalpije ΔH obično se uzima kao mjera toplinskog učinka kemijske reakcije.

Toplina vatre, kalcinacija vapnenca, fotosinteza biljaka i elektroliza primjeri su razmjene različitih oblika energije.

Toplinski učinak kemijske reakcije je promjena energije tijekom izobarnog prijelaza određenog broja molova polaznih tvari u odgovarajući broj molova produkata reakcije.(u J ili kJ).

Mjeri se promjenom entalpije tijekom prijelaza sustava iz stanja polaznih tvari u produkte reakcije. U ovom slučaju zadržava se termin egzo i endotermna reakcija. Mjereno kalorimetrom. Toplinski učinci reakcija koje se odvijaju u smjeru naprijed i nazad jednaki su po veličini i suprotnog predznaka.

H 2 + Cl 2 = 2HCl ΔH = – 184 kJ

2HCl = H 2 + Cl 2 ΔN = + 184 kJ

Temeljni zakon termokemije formulirao je Hess 1840. godine.

T
Toplinski učinak reakcije ovisi samo o stanju polazne i konačne tvari i ne ovisi o broju međufaza.

Za dobivanje 1 mola CO 2 potreban je 1 mol C (s) i 1 mol O 2 (g).

Sumirajući faze i entalpije svih faza, nalazimo da:

Taj se proces naziva ciklusom. Da bi se izračunao toplinski učinak reakcije, potrebno je poznavati entalpiju razgradnje polaznih tvari i entalpiju stvaranja produkata reakcije iz jednostavne tvari. Ali oni su jednaki po veličini, a različiti po predznaku, pa je dovoljno znati jednu entalpiju. Jer entalpija ovisi o njegovom stanju i uvjetima, tada se sva stanja i uvjeti smatraju istima, koji se nazivaju standardni.

t˚ = 25˚S, R = 101,3 kPa

t˚ učinak kemijske reakcije jednak je Razlike zbroj toplina nastajanja produkata reakcije i zbroj toplina nastajanja polaznih tvari.

Prijelaz iz standardnog stanja u bilo koje drugo prati povećanje entalpije, tj. endotermni toplinski učinak.

jednostavne tvari jednake su nuli.

Zove se standardna entalpija (toplina stvaranja).

(˚) – znači da su sve tvari u standardnim stanjima.

Entalpija nastanka složena tvar iz jednostavnih tvari je toplinski učinak reakcije nastanka određene tvari iz jednostavnih tvari u standardnim stanjima, koji se odnosi na 1 mol nastale tvari. . (f– formacija – obrazovanje).

Entropija

Entropija (S) je proporcionalna logaritmu termodinamičke vjerojatnosti (W) stanja sustava.

H – Boltzmannova konstanta

Entropija je mjera neuređenosti sustava. Enpropija se uvodi kao funkcija stanja, čija je promjena određena omjerom količine topline koju sustav prima ili otpušta pri t – T.

Ako sustav prima određenu količinu topline pri konstantnom t˚, tada sva toplina odlazi na povećanje nasumičnog, kaotičnog kretanja čestica, tj. povećanje entropije.

II Drugi zakon termodinamike

Drugi zakon termodinamike kaže da se u izoliranom sustavu spontano mogu dogoditi samo procesi koji dovode do povećanja entropije.(poremećen sustav).

Isparavanje etera iz ruke događa se spontano s povećanjem entropije, ali se toplina za takav prijelaz oduzima ruci, tj. proces je endoterman.

III Treći zakon termodinamike

Entropija idealnog kristala na apsolutnoj nuli je nula. Ovo je treći zakon termodinamike.

S˚ 298 – standardna entropija, J/(k mol).

Ako je ΔH velik, onda je ΔS mali. Ali nije uvijek tako. Gibbs je u termodinamiku uveo novu funkciju stanja - Gibbsovu energiju - G .

G = H – TS ili ΔG = ΔH – TΔS

U svakom zatvorenom sustavu pri konstantnim P i T moguć je takav spontani proces koji dovodi do smanjenja Gibbsove energijeΔG i entalpija. ... Gibbs. Entalpija I entropijski čimbenici, njihov utjecaj na propuštanje reakcije na niskim i visokim temperaturama. 18. Evaluacija mogućnosti i uvjetima teći reakcije ...

Jednostavno rečeno, entalpija je energija koja je dostupna da se pretvori u toplinu pri određenom konstantnom tlaku.

Ako se smatra da se termomehanički sustav sastoji od makrotijela ( plin) i područje klipa S (\displaystyle S) s opterećenjem težine P = p S (\displaystyle P=pS), balansiranje tlaka plina p (\displaystyle p) unutar posude, onda se takav sustav naziva proširena.

Entalpija ili energija proširenog sustava E (\displaystyle E) jednak zbroju unutarnje energije plina U (\displaystyle U) a potencijalna energija klipa s opterećenjem E p o t = p S x = p V (\displaystyle E_(pot)=pSx=pV)

Dakle, entalpija u određenom stanju je zbroj unutarnje energije tijela i rada koji se mora utrošiti da tijelo ima volumen V (\displaystyle V) uvesti u okolinu pod pritiskom p (\displaystyle p) i biti u ravnoteži s tijelom. Entalpija sustava H (\displaystyle H)- sličan unutarnja energija i druge termodinamičke potencijale – ima potpuno određena vrijednost za svaku državu, tj državna funkcija. Stoga se u procesu mijenjanja stanja

Primjeri

Video na temu