Теоретические основы теплотехники. Ляшков В.И. - 38 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

)(
max 1221
VVpQUU
−
−
=
−
.
Перепишем эту формулу так:
max
)()( QpVUpVU
=
+
−
+
1122
,
откуда, если учитывать, что
222
HpVU =+ и
111
HpVU
=
+ ,
HQ
∆
=
max
.
Тепловым эффектом изобарно-изотермических реакций называют убыль энтальпии Н реагирующей системы
21
HHHQ
p
−=∆−=
.
И внутренняя энергия, и энтальпия являются однозначными функциями состояния, поэтому и величины Q
v
и Q
p
зависят
только от начального и конечного состояний системы. Тогда понятен и закон Гесса: тепловой эффект реакции (
Q
v
или Q
p
)
зависит только от начального и конечного состояний реагирующей системы и не зависит от пути, по которому протекала
химическая реакция.
Из закона Гесса вытекают три важных для практики следствия.
1 Тепловой эффект образования вещества равен, но противоположен по знаку тепловому эффекту разложения.
2 Если из двух разных состояний достигается одно и то же конечное третье состояние, то разница тепловых эффектов
этих реакций равна тепловому эффекту перехода из первого состояния во второе.
3 Если из одного и того же начального состояния достигается два других разных состояний, то разница тепловых
эффектов этих двух реакций равна тепловому эффекту перехода из одного конечного состояния в другое конечное
состояние.
На рис. 1.54 приведенные заключения представлены графически.
На практике широко используются определенные опытным путем (калориметрированием) теплоты сгорания многих
соединений. Эти теплоты, как и теплоты образования, приводятся в специальных справочниках [11]. Если известны теплоты
сгорания реагентов и теплоты сгорания продуктов реакции, то в соответствии со вторым следствием тепловой эффект
реакции определяется разностью
∑∑
==
−=
m
j
j
n
i
ip
QQQ
11
сг
сг
,
где
m и n – число исходных реагентов и число продуктов реакции; Q
iсг
и Q
jсг
– соответствующие теплоты сгорания,
которые необходимо рассчитывать с учетом стехиометрических соотношений между элементами, участвующими в реакции.
Следствия из закона Гесса позволяют вычислять тепловые эффекты таких реакций, для которых непосредственное
измерение затруднительно. Например, при сжигании топлив протекает одновременно две реакции: окисление углерода
COOC =+
2
2
1
и образование диоксида углерода СО
2
. Разделить эти реакции практически невозможно, поскольку образовавшаяся окись СО
тут же вступает в связь с кислородом, окисляясь тоже до СО
2
. Однако достаточно просто измеряются теплоты полного
сгорания С и СО:
С + О
2
= СО
2
+ 283,3 кДж/моль,
7393
2
1
2
,COOCО
2
+=+ кДж/моль.
В соответствии со вторым следствием для реакции получения СО находим
Q
CO
= 393,7 – 283,3 = 110,4 кДж/моль.
1.6.3 Условия равновесия сложных систем
Время все сглаживает, кроме морщин
А. Морсанис
Е
сли любая система оказывается в неравновесном состоянии, то в ней обязательно возникают самопроизвольные
необратимые процессы, направленные на восстановление устойчивого равновесного состояния (это одна из формулировок
нулевого правила термодинамики). Энтропия и характеристические функции могут служить теми величинами, которые
указывают направление самопроизвольных процессов и определяют условия устойчивого равновесия.
Пусть имеется изолированная от любых внешних воздействий сложная система, в которой в результате первоначальной
неравновесности протекают некоторые необратимые процессы. При наличии изоляции общий объем
V и внутренняя энергия
U системы в течение таких процессов остаются постоянными. Из-за необратимости процессов энтропия S системы будет
возрастать (
dS > 0 в соответствии со вторым законом термодинамики), и это будет продолжаться до тех пор, пока не
сделаются равными потенциалы, пока процессы не прекратятся и система не придет в состояние равновесия. В этом
устойчивом состоянии величина энтропии будет, таким образом, наибольшей
S = S
max
. Если припомнить математику, то
условие максимума
S можно записать так:
()
0=∂
vu
S
,
и
(
)
0
2
<∂
vu
S
,
.

Страницы