логотип

Первый закон термодинамики

При любом процессе соолюдается закон сохранения и превращения энергии. Первый закон, или первое начало термодинамики – это закон сохранения и превращения энергии в применении к тепловым процессам (т.е. к процессам, связанным с превращением теплоты и работы). Звучит он так:

В любом процессе приращение внутренней энергии системы ΔU = U2 – U1 равно количеству сообщаемой системе теплоты Q минус количество работы А, совершаемой системой: ΔU= Q – A.

Теплота и работа функциями состояния не являются, ибо они служат формами передачи энергии и связаны с процессом, а не состоянием системы.

При химических реакциях А – это работа против внешнего давления, т. е. в первом приближении A=p·ΔV, где ΔV  изменение объема системы (V2 – V1). Так как большинство химических реакций проходит при постоянном давлении, то для изобарно-изотермического процесса (р = const, Т = const) теплота Qp будет равна:

Qp=ΔU+p·ΔV=(U2 – U1)+(V2 – V1)=(U2+p·V2– (U1+p·V1)
Сумму U + p·V обозначим через H. тогда Qp = H2 – H= ΔH .
Величину H называют энтальпией.

Таким образом, теплота (при р = const и Т = const) приобретает свойство функции состояния и не зависит от пути, по которому протекает процесс. Отсюда теплота реакции в изобарно-изотермическом процессе Qp равна изменению энтальпии системы ΔH (если единственным видом работы является работа расширения):

Qp = ΔH

Энтальпия, как и внутренняя энергия, является функцией состояния, то есть ее изменения определяется только начальным и конечными состояниями системы и не зависит от пути перехода. Нетрудно видеть, что теплота реакции в изохорно-изотермическом процессе (Qv) (V= const, Т= const), при котором Δ= 0, равна изменению внутренней энергии системы ΔU:

Qv= ΔU

Теплоту химических процессов, протекающих при р = const, Т = const и V = const называют тепловым эффектом.

При экзотермических реакциях энтальпия системы уменьшается и ΔH< 0, а при эндотермических  энтальпия системы увеличивается и ΔH> 0.

В основе термохимических расчетов лежит закон Гесса: тепловой эффект реакции зависит от природы и физического состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути перехода.

Оставить комментарий:





    Сайт создан группой Elegy