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: 3193. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

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

Особенности массовой коммуникации Развитие средств связи и информации привело к возникновению явления массовой коммуникации...

Тема: Изучение приспособленности организмов к среде обитания Цель:выяснить механизм образования приспособлений к среде обитания и их относительный характер, сделать вывод о том, что приспособленность – результат действия естественного отбора...

Тема: Изучение фенотипов местных сортов растений Цель: расширить знания о задачах современной селекции. Оборудование:пакетики семян различных сортов томатов...

Приложение Г: Особенности заполнение справки формы ву-45   После выполнения полного опробования тормозов, а так же после сокращенного, если предварительно на станции было произведено полное опробование тормозов состава от стационарной установки с автоматической регистрацией параметров или без...

Измерение следующих дефектов: ползун, выщербина, неравномерный прокат, равномерный прокат, кольцевая выработка, откол обода колеса, тонкий гребень, протёртость средней части оси Величину проката определяют с помощью вертикального движка 2 сухаря 3 шаблона 1 по кругу катания...

Неисправности автосцепки, с которыми запрещается постановка вагонов в поезд. Причины саморасцепов ЗАПРЕЩАЕТСЯ: постановка в поезда и следование в них вагонов, у которых автосцепное устройство имеет хотя бы одну из следующих неисправностей: - трещину в корпусе автосцепки, излом деталей механизма...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.009 сек.) русская версия | украинская версия