Химическая термодинамика в курсе неорганической химии. Гончаров Е.Г - 10 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

10
Рис.5
Из этой энергетической диаграммы видно, что продукты реакции по-
теряли часть своей внутренней энергии, которая выделилась в виде тепла и
рассеялась в окружающей среде. Из равенства Q
V
=-ΔU следует, что тепло-
вой эффект в термохимической шкале положителен (экзотермический про-
цесс), но в термодинамической шкале потеря системой энергии соответст-
вует отрицательному знаку ее изменения: U
2
–U
1
=ΔU<0.
Если растворение цинка в серной кислоте проводить при постоянном
давлении (Р=const), то величина теплового эффекта Q
Р
будет другой. Из
рис.2 видно, что неизменность давления в системе достигается за счет уве-
личения объема при выделении газообразного продукта. В этом экспери-
менте сосуд содержит свободно перемещающуюся пробку (поршень), что
дает возможность выделяющемуся в результате реакции водороду совер-
шать работу расширения, преодолевая внешнее давление.
Термохимическая реакция изобарного процесса запишется
так:
Zn(к)+H
2
SO
4
(р)=ZnSO
4
(р)+H
2
(г)+163,2 кДж/моль (Р=const) (2)
Из сопоставления реакций (1) и (2) видно, что Q
V
>Q
Р
. Это является
следствием того, что часть выделяющегося тепла при изобарном процессе
расходуется на совершение работы реакционной системой против внешне-
го давления. Q
V
=Q
P
+pΔV, где pΔV – работа расширения.
Однако, если реакция идет с уменьшением объема, то Q
P
>Q
V
. Это про-
исходит, когда объем (число моль) газообразных продуктов меньше объема
(числа моль) исходных газообразных веществ. Например, при осуществле-
нии реакции 3Н
2
(г)+N
2
(г)=2NН
3
(г) объем реакционной системы уменьшает-
ся, т.е. работа производится внешней средой над системой, поэтому
Q
V
= Q
P
-pΔV Q
V
< Q
P
исходные в-ва (Zn + H
2
SO
4
)
продукты
(ZnSO
4
+ H
2
)
U
1
U
2
U
-Δ U = Q
V 
                      исходные в-ва (Zn + H2SO4)
             U
                           U1   -Δ U = QV
                                          продукты
                                         (ZnSO4 + H2)
                                              U2



                                 Рис.5

      Из этой энергетической диаграммы видно, что продукты реакции по-
теряли часть своей внутренней энергии, которая выделилась в виде тепла и
рассеялась в окружающей среде. Из равенства QV=-ΔU следует, что тепло-
вой эффект в термохимической шкале положителен (экзотермический про-
цесс), но в термодинамической шкале потеря системой энергии соответст-
вует отрицательному знаку ее изменения: U2–U1=ΔU<0.
      Если растворение цинка в серной кислоте проводить при постоянном
давлении (Р=const), то величина теплового эффекта QР будет другой. Из
рис.2 видно, что неизменность давления в системе достигается за счет уве-
личения объема при выделении газообразного продукта. В этом экспери-
менте сосуд содержит свободно перемещающуюся пробку (поршень), что
дает возможность выделяющемуся в результате реакции водороду совер-
шать работу расширения, преодолевая внешнее давление.
      Термохимическая реакция изобарного процесса запишется так:

           Zn(к)+H2SO4(р)=ZnSO4(р)+H2(г)+163,2 кДж/моль (Р=const) (2)

        Из сопоставления реакций (1) и (2) видно, что QV>QР. Это является
следствием того, что часть выделяющегося тепла при изобарном процессе
расходуется на совершение работы реакционной системой против внешне-
го давления. QV=QP+pΔV, где pΔV – работа расширения.
       Однако, если реакция идет с уменьшением объема, то QP>QV. Это про-
исходит, когда объем (число моль) газообразных продуктов меньше объема
(числа моль) исходных газообразных веществ. Например, при осуществле-
нии реакции 3Н2(г)+N2(г)=2NН3(г) объем реакционной системы уменьшает-
ся, т.е. работа производится внешней средой над системой, поэтому

                         QV = QP-pΔV QV < QP
                                   10

Страницы