Математическая формулировка первого закона термодинамики
Количество теплоты, которое подводится к системе, расходуется на совершение данной системой работы (против внешних сил) и изменение ее внутренней энергии. В интегральном виде:
ΔQ =ΔU+A
гдеΔQ– количество теплоты, которое получает термодинамическая система;ΔU– изменение внутренней энергии рассматриваемой системы; A – работа, которую выполняет система над внешними телами (против внешних сил).
В дифференциальном виде:
δQ = dU+ δA
где δQ – элемент количества теплоты, который получает система; δA – бесконечно малая работа, которую выполняет термодинамическая система; dU – элементарное изменение внутренней энергии, рассматриваемой системы. Следует обратить внимание на то, что в формуле элементарное изменение внутренней энергии является полным дифференциаломdU, в отличие от δQ и δA.
Применение первого закона термодинамики к изолированной системе, изотермическому, адиабатическому, изохорному и изобарным процессам. Связь между внутренней энергией и энтальпией.
При изохорном процессеобъем газа не меняется и поэтому работа газа равна нулю. Изменение внутренней энергии равно количеству переданной теплоты:
При изотермическом процессе внутренняя энергия идеального газа не меняется. Все переданное газу количество теплоты идет на совершение работы:
При изобарном процессе передаваемое газу количество теплоты идет на изменение его внутренней энергии и на совершение работы при постоянном давлении.
|
|
|
Qp= ΔU + PΔV; H = ΔU + PΔV; Qp= H
Адиабатный процесс– процесс в теплоизолированной системе. Следовательно, изменение внутренней энергии при адиабатном процессе происходит только за счет совершении работы:
Так как работа внешних сил при сжатии положительна, внутренняя энергия газа при адиабатном сжатии увеличивается, а его температура повышается.При адиабатном расширении газ совершает работу за счет уменьшения своей внутренней энергии, поэтому температура газа при адиабатном расширении понижается.
Закон Гесса и его следствия.
Закон Гесса (закон постоянства суммы теплот реакции) :
Тепловой эффект химической реакции определяется только природой и состоянием исходных веществ и продуктов, но не зависит от промежуточных химических реакций, т.е. от способа перехода от исходного состояния в конечное.
В термохимических расчетах обычно используют ряд следствий из закона Гесса:
1. Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции (закон Лавуазье – Лапласа).
2. Для двух реакций, имеющих одинаковые исходные, но разные конечные состояния, разность тепловых эффектов представляет собой тепловой эффект перехода из одного конечного состояния в другое.
|
|
|
С + О2 ––> СО + 1/2 О2 ΔН1
С + О2 ––> СО2 ΔН2
СО + 1/2 О2 ––> СО2 ΔН3
3. Для двух реакций, имеющих одинаковые конечные, но разные исходные состояния, разность тепловых эффектов представляет собой тепловой эффект перехода из одного исходного состояния в другое.
С(алмаз) + О2 ––> СО2 ΔН1
С(графит) + О2 ––> СО2 ΔН2
С(алмаз) ––> С(графит) ΔН3
4. Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования продуктов реакции и исходных веществ, умноженных на стехиометрические коэффициенты.
ΔН=∑ΔНпрод.-∑ ΔН исх.
5. Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания исходных веществ и продуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты.
ΔН=∑ΔНсгор.исх.-∑ ΔНсгор.прод.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 966; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!