химический каталог




Физическая химия

Автор Б.П.Никольский, Н.А.Смирнова, М.Ю.Панов, Н.В.Лутугина и др.

(Г.ба)

Откуда с учетом (1.5) следует:

dH = q + V dp — w'.

Эта функция состояния приобретает особенно простой смысл тогда, когда система претерпевает некоторое изменение при р = const, т. е. в ней протекает изобарный процесс, и если она не совершает при этом полезной работы (w'—0). Тогда: dH — q^ т. е. в таком процессе приращение энтальпии системы идет за счет энергии, полученной системой извне в форме теплоты. Для конечного изобарного процесса при w' = 0:

д# = #2- HK = q. (1.7)

Совершенно аналогичным образом для процесса при V ~ -= const при условии w' = 0, согласно уравнению (1.5) справедливы равенства:

* Термин энтальпия сконструирован из древнегреческих слов tfafowc,— тепло н приставки ev — е. Самого слова evfraAjuoe, хорошо соответствующего русскому слову теплосодержание, в древнегреческом языке нет.

dU = q (1.8) и At/ = Q (1.8а)

Это значит, что в изохорном процессе при w'=0 повышение запаса внутренней энергии системы идет за счет энергии, полученной извне в форме теплоты.

Если в системе протекает изобарный и в то же время адиабатический (д = 0) процесс без совершения полезной работы, то:

dH = 0, (1.9)

а при изохорном адиабатическом процессе (при te/ = 0), т. е, когда система полностью изолирована от внешнего мира:

dU = Q. (1Л0)

Уравнение (1.10) выражает закон сохранения энергии в изолированной системе. Аналогичным образом уравнение (Г. 9) можно рассматривать как выражение закона сохранения энтальпии в системе, изолированной от внешнего мира в тепловом и материальном отношениях при р = const и ш' = 0. В последнем случае система может обмениваться энергией с внешней средой, совершая механическую работу pdV путем изменения своего объема.

Можно вообще сказать, что свойства функции Я при р — — const аналогичны свойствам функции U при V — const.

Как величина U, так и величина Я могут быть измерены «с точностью до некоторой постоянной». Это значит, что абсолютные значения этих функций неизвестны, а измерить можно только разность их значений в двух состояниях. Этого оказывается достаточно для решения всех термодинамических задач. Для удобства обычно принимают условно энтальпию или внутреннюю энергию системы в каком-нибудь определенном состоянии равными нулю. Тогда во всяком ином состоянии энтальпия и внутренняя энергия имеют определенные значения, отнесенные к условному нулю.

Свойства системы, являющиеся функциями ее состояния, могут быть интенсивными и экстенсивными: первые не зависят от количества вещества в системе, а вторые — зависят. К интенсивным свойствам относятся, например, давление, температура, плотность однородного вещества и др. К экстенсивным свойствам относятся общий объем, энтальпия, общая теплоемкость системы и другие; в однородной системе они пропорциональны количеству вещества.

1.1.5. Теплоемкость

Среди различных свойств системы (иными словами, различных функций состояния системы) остановимся особо на теплоемкости С, под которой для тела (или системы тел) понимают отношение:

C = q/dt, тде q — бесконечно малое количество теплоты, полученное системой при повышении ее температуры иа dt, т. е. при некотором бесконечно малом процессе, в котором среди прочих свойств системы изменяется (на dt) и ее температура /*.

Однако определение теплоемкости с помощью уравнения (I. И) недостаточно, так как q зависит от пути нагревания. Действительно, если температура тела повышается вследствие адиабатического процесса, то q = 0 и С = 0. Если в системе происходит изотермический процесс (например, замерзание воды или плавление льда), то q > 0 или q <.0 (значение q отлично от нуля), а С = ±со.

Таким образом, для однозначного определения теплоемкости необходимо еще указать, каким именно способом повышается температура на dt, поскольку в зависимости от этого существует множество различных выражений для теплоемкости. Обычно имеют дело с двумя видами теплоемкостей: при р = — const — Ср и при V = const — Су:

При этом также принимается, что в процессе повышения температуры системы w' = 0.

Из уравнений (1.7) и (1.5) следует:

Cp~(dH/dt)p (I.I2) и cv-(dU/dt)v (Ш)

Таким образом, теплоемкости Ср и Су есть частные производные от энтальпии и внутренней энергии по температуре (при условии постоянства соответствующих параметров) и являются функциями состояния системы. Уравнения (1.12) и (1.13) можно рассматривать как определения величин Ср и Cv. Они не имеют прямого отношения к теплоте и характеризуют зависимость энтальпии и внутренней энергии от температуры при условиях р или V = const. Теплоемкости в химической термодинамике имеют большое значение, так как с помощью уравнений (1.12) и (1.13) они позволяют иайти энтальпию и внутреннюю энергию системы при любой температуре.

1.2. ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРВОГО НАЧАЛА 1.2.1. Химические реакции

Представим себе материальную систему, в которой может протекать химическая реакция по стехиометрическому уравнению:

vAA + vBB + ••• =vLL + vMM + .... (1.14)

* Здесь предполагается, что температура i измерена по любой произвольной шкале.

где V; — стехиометрнческие коэффициенты; А, В, L, М — символы реагирующих веществ.

Пусть эта реакция идет при i, р — const без совершения полезной работы*, т. е. а/=0; но согласно (1.7) A# = Q, т. е. приращение энтальпии системы, вызванное протеканием реакции в указанных условиях, равно количеству энергии, поглощенной системой из внешней среды в форме теплоты, или, короче: равно количеству теплоты, поглощенной системой. Эту величину называют теплотой реакции, тепловым эффектом, или (что правильнее) приращением энтальпии при реакции **.

Тепловой эффект реакции при р — const часто обозначают символом Qp. Энтальпию (тепловой эффект) реакции АЯ всегда относят к одинаковой температуре исходных* (1) и конечных (2) веществ:

ЛЯ = (Я а), Однако в процессе протекания реакции температура системы может изменяться любым образом, если все время поддерживается р~ const. Уравнение (1.7) применимо и в этом случае, но в форме:

где в правой части стоит сумма всех количеств теплоты, полученных системой в течение реакции и при доведении температуры конечной системы до исходной температуры.

Так как АЯ — экстенсивная величина, то мы условимся всегда относить ее к такому количеству моль реагирующих веществ, которое соответствует стехиометрическим коэффициентам уравнения (1.14). Часто приращение энтальпии относят к 1 моль одного из образующихся веществ. Например, теплота образования (приращение энтальпии при образовании) 1 моль NH3 соответствует реакции (при t, р~ const, w'=Q): V2N2+ 4-3AH2-^NH3.

Аналогичным образом легко показать, что для реакций, протекающих в условиях V, t = const и wf =0, приращение внутренней энергии описывается уравнением (1.8а): АС/= Q, т. е. равно количеству энергии, поглощенной системой в форме теплоты из внешней среды в этом процессе (теплота реакции при V = const).

* Химические реакции могут протекать и с совершением полезной работы, например, при работе гальванического элемента.

** Для краткости мы будем часто применять сокращенное наз

страница 5
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261

Скачать книгу "Физическая химия" (6.95Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
наклейки на машину для девушек фото
привод воздушной заслонки gsd 321.1а
технология изготовления ручек
http://taxi-stolica.ru/nashi_avtomobili/mikroavtobusi/mikroavtobus_na_svadbu/

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(22.06.2017)