Химическая термодинамика. Лямина Г.В - 19 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

37
Δ
r
H
0
= f (T), но и при исследовании влияния температуры на
химическое равновесие.
Расчет теплового эффекта по уравнению Кирхгофа
(3.14) с использованием температурных рядов для тепло-
емкостей является относительно трудоемким.
Вычисление теплового эффекта реакции по уравнению
Кирхгофа (3.6) значительно упрощается, если при его ин-
тегрировании воспользоваться вместо температурных ря-
дов средними теплоемкостями для реагентов. Подставляя в
у
равнение (3.6) вместо C
P
величину

,
2,21,14,43,3 РРРРР
ССССС
(3.15)
после интегрирования от 298 К до Т получим
)298( TСНН
iР,
r
T
ΔΔΔ
0
298
0
r
,
где
iP
C
,
– средняя теплоемкость i-го вещества в темпера-
турном интервале 298 – T.
3.1. Примеры решения типовых задач
Пример 1. Получить выражение Δ
r
H
0
= f (T) и вычис-
лить
0
1000
Δ Нr
для реакции 1,5Н
2
+ 0,5N
2
= NH
3
.
Решение
В соответствии с уравнением (8.13) сначала вычисля-
ем тепловой эффект реакции
0
298
Δ Нr
и алгебраические
суммы a, b и
'
с . Пользуясь табличными данными, на-
ходим
0
298
Δ Нr
= Δ
f
H
0
298
(NH
3
) = – 46 190 Дж/моль,
C
Р
(NH
3
) = 29,8 + 25,4810
–3
·T – 1,6710
5
· Т
–2
, Дж/моль·К,
C
Р
(H
2
) = 27,28 + 3,2610
–3
·T + 0,502 10
5
Т
–2
, Дж/моль·К,
C
Р
(N
2
) = 27,87 + 4,2710
–3
·T , Дж/моль·К,
38
откуда
а = 29,8 – 1,527,28 – 0,527,87 = – 25,06 Дж/(мольК),
аналогично вычисляем
b = 18,46 10
–3
Дж/(мольК),
с
’
= – 2,423 10
5
Дж/(мольК).
Подставив вычисленные величины Δ
r
H
0
298
, а, b и с' в
уравнение (3.13), получим Δ
r
H
0
0
= – 40340 Дж/моль. В со-
ответствии с (3.14) будем иметь выражение, удобное для
расчетов в широком интервале температур:
Δ
r
H
0
T
= – 40340 – 25,06 T + 9,23 10
–3
T
2
+ 2,423 10
5
T
–1
.
Затем из полученного уравнения Δ
r
H
0
T
= f (T) вычисляем
Δ
r
H
0
1000
= – 55922 Дж/моль = – 55,9 кДж/моль.
Пример 2. Рассчитать тепловой эффект реакции при
1000 К.
1,5Н
2 (г)
+ 0,5N
2 (г)
= NH
3 (г)
.
Решение
Пользуясь табличными данными, находим средние
теплоемкости реагирующих веществ в интервале 298–1000
К:
P
C (NH
3
) = 45,35Дж/(мольК),
P
C (H
2
) = 25,56Дж/(мольК),
P
C (N
2
) = 30,63 Дж/(моль·К).
По уравнению (3.15) вычисляем
P
C
298-1000
= 45,35 – (3/229,56 + 1/230,63) = 14,31 Дж/(мольК).
Для исследуемой реакции
298
0
НrΔ
= – 46190 Дж/моль. В со-
ответствии с (3.16)
Δ
r
H
0
1000
= – 46190 – 14,31 (1000 – 298) = – 56 236 Дж/моль.
Расхождение между величинами теплового эффекта, вы-
численными по уравнениям (3.14) и (3.16), менее 1%.

Страницы