I начала термодинамики.

 

В случае закрытой системы следствием закона сохранения энергии является то, что изменение внутренней энергии системы DU равно разности сообщаемой системе теплоты Q и совершаемой ею при этом работы A:

DU = Q - A или

Q = ΔU + p ΔV

Это тоже формулировка I начала термодинамики.

 

Как правило, процессы протекают либо при постоянном объёме (изохорный), либо при постоянном давлении (изобарный).

1. В изохорном процессе при поглощении или выделении теплоты никакая работа не совершается:

V = сonst, DV = 0; pDV = 0, и поэтому A = 0, следовательно, в этих условиях

вся сообщаемая теплота расходуется на изменение внутренней энергии:

Q_v = DU = U₂ - U₁

Внутренняя энергия возрастает, когда система поглощает теплоту, т.е. в эндотермическом процессе DU > 0. Внутренняя энергия убывает, когда теплота выделяется во внешнюю среду, в экзотермическом процессе DU < 0.

2. Если обмен теплотой с внешней средой происходит при постоянном давлении p = const, и единственным видом работы оказывается работа расширения против сил внешнего давления, то

Q _p = DU + pDV = U₂ - U₁ + p(V₂ - V₁) = (U₂ +pV₂) - (U₁ + pV₁)

Введём обозначение U + pV = H, тогда получим

Q_p = H₂ - H₁ = DH.

Величина H называется энтальпией. Её изменением определяется тепловой эффект процесса, проводимого при постоянном давлении. Так же, как и в случае изменения U, в эндотермическом процессе энтальпия системы возрастает, DH > 0, и в экзотермическом процессе убывает, DH < 0.

Как и внутренняя энергия, энтальпия является функцией состояния, т.е. не зависит от пути, каким система пришла в данное состояние.

Буквально термин «энтальпия» означает «теплосодержание». Каждое вещество обладает определённым значением энтальпии, т.е. теплосодержанием.

Энтальпия является мерой энергии, которая накапливается в веществе при его образовании.

Полное значение энтальпии рассчитать или измерить невозможно, но по количеству теплоты, выделившейся или поглощённой в результате реакции, судят об изменении энтальпии в результате данного процесса:

 

реагенты продукты

DH _р-и = H _{продуктов} - H _{исходных веществ (реагентов).}