Термохимия

ℒТ,V, (1)

ℒТ, р, (2)

Соотношения (1) и (2) справедливы для любых процессов, обратимых и необратимых.

Для обратимого процесса ℒ=ℒmax , :

ℒТ,V max, (3)

ℒТ,p max, (4)

Для максимально возможного необратимого процесса ℒ=ℒmin=0, :

, (5)

. (6)

Соотношения (5) и (6) используются в химической термодинамике для расчета изохорного и изобарного тепловых эффектов химических реакций (ТЭХР). В этом случае работа ℒmax преобразуется в тепловую энергию неупорядоченного движения частиц (в теплоту и ).

В случае обратимого равновесного процесса перераспределения масс (уравнения (3) и (4)) величины и — это количества теплоты, которыми ТС обменивается с окружающей средой в процессах и . ℒТ,Vmax и ℒТ,pmax — максимальные количества работы немеханического характера, которые могут быть получены от ТС в процессах и .

В случае необратимого процесса перераспределения массы в соответствии со вторым законом термодинамики работа ℒmax преобразуется в теплоту, количество которого равно изменению внутренней энергии в процессе , или изменению энтальпии в процессе , протекающем в сложных термодинамических системах.

Химические реакции, при которых теплота отводится от термодинамической системы , чтобы конечные продукты имели ту же температуру, что и начальные реагенты, называются экзотермическими химическими реакциями. Химические реакции, сопровождающиеся поглощением теплоты , при T=const , называются эндотермическими химическими реакциями.

Рассмотрим два примера: 1. разрядка химического источника электроэнергии (аккумулятор, батарея карманного фонаря) – процесс обратимый: ℒТ,pmax — преобразуется в электрическую энергию, а — отводится от системы. 2. Если замкнуть клеммы батареи накоротко, то получим максимально необратимый процесс: ℒ, .

ГЛАВА 8. ТЕРМОХИМИЯ

Термохимия изучает изменение состояния ТС с неоднородными рабочими телами и химическими реакциями в них, которые сопровождаются изменением состава системы и тепловыми эффектами. Термохимия изучает тепловые эффекты химических реакций (ТЭХР).

8.1. Формы записи уравнений химических реакций в общем виде

В качестве примеров химических реакций (ХР) можно привести следующие ХР:

— ХР сгорания водорода;

— ХР сгорания углерода;

— ХР диссоциации кислорода;

— — ХР ионизации водорода;

— ХР рекомбинации кислорода;

— ХР сублимации углерода;

— ХР испарения воды;

— ХР конденсации водяного пара,

где (Т) – твердое вещество; (ж) – жидкое вещество; (Г) – газообразное вещество. Обозначение (Г) обычно отпускается, т. к. большинство рассматриваемых реагентов является газообразными веществами.

При химических реакциях вещества реагируют друг с другом в строго определенных отношениях, характеризуемых стехиометрическими коэффициентами компонентов реакции — , где i=1, 2, 3,… и т. д.

Первая форма записи уравнения произвольной ХР:

или ,

где — стехиометрический коэффициент i-го исходного вещества; — стехиометрический коэффициент i-го продукта реакции; — символ i-го исходного вещества; — символ i-го продукта реакции.

Вторая форма записи уравнения произвольной ХР может быть получена если все слагаемые уравнения ХР перенести в сторону продуктов ХР:

,