ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Изменения энтальпии и внутренней энергии из "Химическая термодинамика к курсу общей химии" Рассмотрим нагревание газа в простейшем случае, когда его теплоемкость не зависит от температуры. Пусть Су = 5 кал/мольХ Хград я Ср = 7 кал моль град (двухатомный газ). [c.21] Произведем нагревание газа при постоянном объеме от температуры Г] до Т2. Для нагревания газа на 1° от температуры Тх до (Г 4-1) нужно израсходовать 5 кал1моль, от температуры (Т1 + 1) до Т +2) еще 5 кал моль тепла и т. д. Для нагревания на 10° необходимо 50 кал моль тепла, т. е. Су 10 кал. Для нагревания до любой температуры Гг требуется затратить Су (Гг—Т ) кал1моль тепла. [c.21] При нагревании газа при постоянном объеме его внутренняя энергия V изменяется от 71 до 1 2, т. е. [c.21] Внутренняя энергия характеризует общий запас энергии системы, включающий энергию всех видов движения атомов (поступательное, вращательное, колебательное), электронов и ядер, энергию, заключающуюся в ядрах атомов, и другие виды энергии, за исключением кинетической энергии всего тела и потенциальной энергии в поле тяготения. Мы не можем вычислить абсолютное значение внутренней энергии вещества, но можем измерить изменение энергии Аи, происходящее в процессе нагревания или охлаждения, либо в химической реакции. [c.21] При нагревании газа при постоянном объеме работа не совершается, и вся поглощаемая газом теплота идет на повышение его температуры и соответственно внутренней энергии. [c.22] Произведем нагревание газа при постоянном давлении. В этом, случае для нагревания а 10° будет израсходовано 70 кал моль тепла (Ср-10), а для нагревания от Ti до Гг потребуется Ср(Гг—Т ) кал1моль. При такого рода нагревании энтальпия газа изменяется от Hi до Яг, т. е. [c.22] Если газ нагревается при постоянном давлении, то для сохранения постоянным давления газ должен расширяться, на что расходуется часть поглощаемой им теплоты. Поэтому изменение энтальпии включает в себя изменение внутренней энергии и то количество энергии, которое расходуется на расширение газа. [c.22] Если теплоемкость зависит от температуры, то изменение энтальпии при нагревании от Г, до Га можно получить, просуммировав изменения энтальпии в узких температурных интервалах, и чем уже интервалы, тем точнее результат суммирования. Самое точное значение получится при суммировании изменений энтальпии (или внутренней энергии) в бесконечно малых интервалах температур (рис. 5). [c.23] Элементарная площадь taa t есть изменение внутренней энергии при нагревании газа на dT градусов. Площадь tbb f есть изменение энтальпии при нагревании газа на то же количество dT градусов. Площадь abb а — работа расширения. [c.23] Знак / (интеграл) означает операцию суммирования элементарных площадей от температуры Т до Гг. [c.24] Если АА2 или ВВ2 (рис. 5) построены по экспериментально найденным точкам, то, подсчитав площадь под ними, находят изменения внутренней энергии или энтальпии при нагревании вещества от Г, до Гг. Широко используется при вычислениях метод графического интегрирования, о котором будет идти речь ниже. [c.24] В этом случае изменение энтальпии от температуры Г1 до Гг можно рассчитать, построив кривую теплоемкости. В уравнение (45) подставляют температуры Г1, Гг и несколько промежуточных температур, затем по вычисленным величинам Ср для этих температур вычерчивают кривую теплоемкости. Площадь под этой кривой будет искомым значением изменения энтальпии. [c.24] На практике особенно для высоких температур определить теплоемкость бывает трудно, а порой и невозможно. Изменение же энтальпии при нагревании вещества от 298°К до какой-либо высокой температуры определить значительно проще. [c.24] Сравните результат с ответом задачи 28. [c.25] Скоростью химической реакции называется изменение концентрации любого вещества, принимающего участие в реакции, за единицу времени. [c.26] Последнее уравнение является математическим выражением закона действующих масс, который можно сформулировать так скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степени их стехиометриче-ских коэффициентов, если написанное уравнение соответствует механизму проходящей реакции. [c.27] Вернуться к основной статье