Студопедия — Зависимость теплового эффекта реакции от температуры
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Зависимость теплового эффекта реакции от температуры






 

Если системе, содержащей один моль вещества, сообщить элементарное количество теплоты d Q, то ее температура повысится на бесконечно малую величину dT: d Q = с × dT, соответственно ; смолярная теплоемкость вещества, численно равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить одному молю вещества для нагревания его на 1 К. Размерность молярной теплоемкости [Дж/моль× К].

Поскольку d Q зависит от пути процесса, то необходимо указать условия его протекания. Для изохорных и изобарных процессов соответственно различают теплоемкость при постоянном объеме cV (изохорная теплоемкость) и при постоянном давлении cp (изобарная теплоемкость):

, .

Для нахождения изменения внутренней энергии или энтальпии вещества при изменении температуры системы от Т 1 до Т 2 необходимо интегрировать соответствующее уравнение.

С практической точки зрения большее значение имеют химические процессы протекающие в изобарных условиях, тепловой эффект которых рассчитывают через изменение энтальпии. Используя справочные значения энтальпий образования веществ, можно рассчитать стандартный тепловой эффект реакции. Чаще всего на практике реакции протекают при температурах отличных от стандартной. Поэтому для расчета теплового эффекта необходимо учитывать изменение энтальпии при изменении температуры.

Если в интервале от 298 К до температуры Т К нет фазовых переходов, то изменение энтальпии образования вещества составит величину:

.

Соответственно энтальпия образования вещества при температуре Т составит величину:

.

Если в температурном интервале имеются фазовые переходы, то при расчете необходимо учитывать изменение энтальпии вещества при фазовом переходе. При температуре фазового перехода происходит скачкообразное изменение энтальпии и теплоемкости вещества. При переходе от низкотемпературной фазы к высокотемпературной энтальпия увеличивается, а при обратном переходе уменьшается на ту же величину, которая называется энтальпией фазового перехода. Например, D mН 0 [кДж/моль] – энтальпия плавления (melting – плавление); D vН 0 [кДж/моль]– энтальпия испарения (vaporization – испарение).

Пример. Изменение энтальпии одного моля воды при изобарном нагревании от Т 1< 0°С, до Т 2> 100°С (см. рис. 1.4):

.

ЗдесьD mH 0 – энтальпия плавления; D vH 0 – энтальпия испарения; (cp) i –изобарная теплоемкость каждой фазы.

Часто для небольших температурных интервалов можно считать, что теплоемкость не зависит от температуры. В этом случае, используя среднее значение молярной теплоемкости , изменение энтальпии одного моля вещества можно рассчитать по формуле

D HТ 2–D HТ 2= × (T 2T 1).

При более точных расчетах необходимо учитывать зависимость изобарной теплоемкости от температуры. В температурной области» 300 К – 2000 К экспериментально определенную зависимость cp от Т аппроксимируют полиномами вида

cp (Т)= а + b × Т + c × Т 2 +… или cp (Т)= а + b × Т + c¢ × Т –2 .

Все коэффициенты для индивидуальных веществ и температурные области их использования приводятся в справочной литературе.

Таким образом, тепловой эффект реакции при температуре Т по первому следствию из закона Гесса можно определить, учитывая зависимость энтальпии образования i -го вещества от температуры:

D rН 0 Т =(å n i × (D fНТ) i)продукты–(å n i × (D fНТ) i)исх. вещества,

;

,

где D сp =(å n i × cpi)продукты–(å n i × cpi)исх. вещества; D rН 0298 – тепловой эффект реакции при стандартных условиях.

Уравнения, позволяющие рассчитывать тепловой эффект реакции при температурах отличных от стандартной, называются уравнениями Кирхгофа (Kirchhoff).

Отметим, что при использовании справочных данных по стандартным энтальпиям образования веществ необходимо принимать во внимание их фазовое (агрегатное) состояние, поскольку значения величин будут различаться на величину энтальпии фазового перехода.

Пример. Для воды (H2O) в справочниках могут быть приведены значения стандартной энтальпии образования для трех агрегатных состояний (рис.1.4):

· лед – D fН 0298кр = –291, 85 кДж/моль,

D mН = 6, 013 кДж/моль – энтальпия плавления;

· жидкость – D fН 0298ж = –285, 83 кДж/моль,

D fН 0298ж=D fН 0298кр + D mН;

D vН = 40, 683 кДж/моль – энтальпия испарения;

· пар – D fН 0(298 К)г = –241, 81 кДж/моль,

D fН 0298г=D fН 0298ж + D vН.

 
 

Рис. 1.4. Зависимость энтальпии образования одного моля воды D fHT от температуры

 

 







Дата добавления: 2014-10-22; просмотров: 3191. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Конституционно-правовые нормы, их особенности и виды Характеристика отрасли права немыслима без уяснения особенностей составляющих ее норм...

Толкование Конституции Российской Федерации: виды, способы, юридическое значение Толкование права – это специальный вид юридической деятельности по раскрытию смыслового содержания правовых норм, необходимый в процессе как законотворчества, так и реализации права...

Значення творчості Г.Сковороди для розвитку української культури Важливий внесок в історію всієї духовної культури українського народу та її барокової літературно-філософської традиції зробив, зокрема, Григорій Савич Сковорода (1722—1794 pp...

БИОХИМИЯ ТКАНЕЙ ЗУБА В составе зуба выделяют минерализованные и неминерализованные ткани...

Типология суицида. Феномен суицида (самоубийство или попытка самоубийства) чаще всего связывается с представлением о психологическом кризисе личности...

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МОЗГА ПОЗВОНОЧНЫХ Ихтиопсидный тип мозга характерен для низших позвоночных - рыб и амфибий...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия