თერმული ეფექტირეაქცია არის სითბოს რაოდენობა, რომელიც გამოიყოფა ან შეიწოვება სისტემის მიერ რეაქციის დროს.
სადაც , არის რეაქციის პროდუქტებისა და საწყისი მასალების სტოქიომეტრიული კოეფიციენტები; , - რეაქციის პროდუქტებისა და საწყისი მასალების ფორმირების სტანდარტული ენთალპიები. ფორმირების სითბო. აქ ინდექსი ნიშნავს ფორმირება(ფორმირება) და ნული, რომ მნიშვნელობა ეხება ნივთიერების სტანდარტულ მდგომარეობას.
ფორმირების სითბონივთიერებები განისაზღვრება საცნობარო წიგნებიდან ან გამოითვლება ნივთიერების სტრუქტურის მიხედვით.
წვის სითბოარის ნივთიერების ერთეული რაოდენობის სრული წვის დროს გამოთავისუფლებული სითბოს რაოდენობა, იმ პირობით, რომ საწყისი და საბოლოო პროდუქტები სტანდარტულ პირობებშია.
Არიან, იმყოფებიან:
· მოლარული- ერთი მოლისთვის (კჯ/მოლი),
· მასიური- ერთ კილოგრამზე (კჯ/კგ),
· მოცულობითი− ერთი კუბური მეტრი ნივთიერების (კჯ/მ³) წვის სითბოზე.
წვის პროცესში წარმოქმნილი წყლის აგრეგაციის მდგომარეობიდან გამომდინარე, განასხვავებენ უფრო მაღალ და ქვედა კალორიულობას.
უფრო მაღალი კალორიული ღირებულებაარის სითბოს რაოდენობა, რომელიც გამოიყოფა წვადი ნივთიერების ერთეული რაოდენობის სრული წვის დროს, წყლის ორთქლის კონდენსაციის სითბოს ჩათვლით.
დაბალი კალორიული ღირებულებაარის სითბოს რაოდენობა, რომელიც გამოიყოფა წვადი ნივთიერების ერთეული რაოდენობის სრული წვის დროს, იმ პირობით, რომ წვის პროდუქტებში წყალი აირისებრ მდგომარეობაშია.
წვის მოლური სითბო გამოითვლება კანონის შესაბამისად ჰეს. წვის მოლური სითბოს მასის სითბოდ გადაქცევისთვის შეგიძლიათ გამოიყენოთ ფორმულა:
სად არის აალებადი ნივთიერების მოლური მასა,.
აირის მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერებებისთვის, წვის სტანდარტული სითბოდან მოცულობით სითბოზე გადაყვანისას გამოიყენეთ ფორმულა:
სად არის გაზის მოლური მოცულობა, რომელიც სტანდარტულ პირობებში უდრის.
საკმარისად ზუსტი შედეგები რთული წვადი ნივთიერებების ან ნარევებისთვის მოცემულია მენდელეევის ფორმულით უფრო მაღალი კალორიული ღირებულებისთვის:
სად, ; , , , , - ნახშირბადის, წყალბადის, გოგირდის, ჟანგბადის და აზოტის შემცველობა წვად ნივთიერებაში, შესაბამისად, მასაში. პროცენტი.
დაბალი კალორიული ღირებულებისთვის
სად, ; - აალებადი ნივთიერების ტენიანობა მასაში. პროცენტი.
წვადი ნარევების წვის სითბოს გაანგარიშება ხორციელდება ფორმულის მიხედვით
სად არის წვადი ნარევის წვის ქვედა სითბო; - საწვავის მოცულობითი ფრაქცია ნარევში; - ნარევის საწვავის ქვედა კალორიულობა.
გაზის ჰაერის ნარევების წვის სითბოს გაანგარიშება ხორციელდება ფორმულის გამოყენებით
სად არის წვადი ნივთიერების წვის ქვედა სითბო; - აალებადი ნივთიერების კონცენტრაცია გაზ-ჰაერის ნარევში, მოცულობითი ფრაქცია; - გაზის ჰაერის ნარევის წვის სითბო, .
სითბოს ტევადობასხეული არის ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც განსაზღვრავს სხეულის მიერ მიღებული სითბოს უსასრულო რაოდენობის თანაფარდობას მისი ტემპერატურის შესაბამის ზრდასთან.
სხეულში მიწოდებული ან ამოღებული სითბოს რაოდენობა ყოველთვის არის ნივთიერების რაოდენობის პროპორციული.
სპეციფიკური სითბოს მოცულობაეწოდება სითბოს სიმძლავრე ნივთიერების ერთეულ რაოდენობაზე. ნივთიერების რაოდენობა შეიძლება გაიზომოს კილოგრამებში, კუბურ მეტრებში და მოლში. აქედან გამომდინარე, განასხვავებენ მასის, მოცულობითი და მოლური სითბოს სიმძლავრეს.
აღვნიშნოთ:
· - მოლური სითბოს ტევადობა, . ეს არის სითბოს რაოდენობა, რომელიც უნდა შეჩერდეს ნივთიერების 1 მოლში, რათა მისი ტემპერატურა გაიზარდოს 1 კელვინით;
· - მასის სითბოს მოცულობა, . ეს არის სითბოს რაოდენობა, რომელიც უნდა შეჩერდეს 1 კილოგრამ ნივთიერებაში, რათა მისი ტემპერატურა გაიზარდოს 1 კელვინით;
· - მოცულობითი სითბოს მოცულობა, . ეს არის სითბოს რაოდენობა, რომელიც უნდა შეჩერდეს ნივთიერების 1 კუბურ მეტრში, რათა მისი ტემპერატურა გაიზარდოს 1 კელვინით.
ურთიერთობა მოლარულ და მასის სითბოს სიმძლავრეებს შორის გამოიხატება ფორმულით
სად არის ნივთიერების მოლური მასა. მოცულობითი სითბოს სიმძლავრე გამოიხატება მოლური სითბოს სიმძლავრის მიხედვით შემდეგნაირად
სად არის გაზის მოლური მოცულობა ნორმალურ პირობებში.
სხეულის სითბოს ტევადობა დამოკიდებულია პროცესზე, რომლის დროსაც ხდება სითბოს მიწოდება.
სხეულის სითბოს მოცულობა მუდმივი წნევის დროსარის იზობარული პროცესის დროს მიწოდებული სითბოს სპეციფიკური (ნივთიერების 1 მოლზე) თანაფარდობა სხეულის ტემპერატურის ცვლილებასთან.
სხეულის სითბოს მოცულობა მუდმივი მოცულობითარის იზოქორული პროცესის დროს მიწოდებული სითბოს სპეციფიკური (ნივთიერების 1 მოლზე) თანაფარდობა სხეულის ტემპერატურის ცვლილებასთან.
იდეალური აირების სითბოს სიმძლავრე არის
სადაც არის მოლეკულის თავისუფლების ხარისხების რაოდენობა. იდეალური აირების იზობარულ და იზოქორიულ სითბურ სიმძლავრეებს შორის კავშირი განისაზღვრება მაიერის განტოლებით.
სად არის უნივერსალური გაზის მუდმივი.
მყარ ფაზაში მყოფი ნივთიერებების სითბოს სიმძლავრე ნორმასთან ახლოს მყოფი პირობებისთვის დულონგ-პეტიტის კანონის მიხედვით უდრის
იმის გამო, რომ სითბოს სიმძლავრე დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, სითბოს მოხმარება ტემპერატურის ცვლილებების იგივე ზრდისთვის (ნახ. 3.1).
ნამდვილი სითბოს ტევადობაეწოდება სითბოს სიმძლავრე, რომელიც გარკვეული თერმოდინამიკური პროცესის დროს გამოიხატება შემდეგი ფორმულით
სადაც - აღნიშნავს პროცესს, რომლის დროსაც იზომება სითბოს სიმძლავრე. პარამეტრს შეუძლია მიიღოს მნიშვნელობები და ა.შ.
ბრინჯი. 3.1. სითბოს სიმძლავრის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე
საშუალო სითბოს სიმძლავრეარის მოცემული პროცესის დროს სხეულზე გადაცემული სითბოს თანაფარდობა ტემპერატურის ცვლილებასთან, იმ პირობით, რომ ტემპერატურის სხვაობა არის სასრული მნიშვნელობა. ჭეშმარიტი სითბოს სიმძლავრის ტემპერატურაზე ცნობილი დამოკიდებულების გათვალისწინებით, საშუალო სითბური სიმძლავრე ტემპერატურულ ინტერვალზე დან მდე შეიძლება მოიძებნოს საშუალო მნიშვნელობის თეორემის გამოყენებით.
სად არის საშუალო სითბოს სიმძლავრე, არის ჭეშმარიტი სითბოს სიმძლავრე.
ნივთიერებების თბოტევადობის ექსპერიმენტულ კვლევებში, საშუალო სითბოს სიმძლავრე ხშირად გვხვდება ზედა ზღვრის ფუნქციაში, ქვედა ლიმიტის ფიქსირებული მნიშვნელობით, რომელიც აღებულია ტოლი
აირების საშუალო სითბოს სიმძლავრეების დამოკიდებულება ზედა ზღვრულ ტემპერატურაზე მოცემულია ცხრილში 3.1.
გაზის ნარევის სითბოს სიმძლავრე დამოკიდებულია ნარევის შემადგენლობაზე და კომპონენტების სითბოს სიმძლავრეზე. აღვნიშნოთ: - კომპონენტის მოლური ფრაქცია ნარევში; - მოცულობითი ფრაქცია; - მასობრივი წილი. აქ არის th კომპონენტის რაოდენობა მოლში, m 3, კგ, შესაბამისად. გაზის ნარევის სითბოს სიმძლავრე შეიძლება განისაზღვროს ფორმულებით
სადაც , , არის ნარევის კომპონენტის საშუალო მოლური, მასის და მოცულობითი სითბოს სიმძლავრეები.
ცხრილი 3.1.
| გაზის სახელი | ინდივიდუალური აირების საშუალო მოლური სითბოს სიმძლავრის განსაზღვრის ფორმულები მუდმივ მოცულობით, J/(mol deg), ტემპერატურისთვის, 0 C | |
| 0-დან 1500-მდე | 1501 წლიდან 2800 წლამდე | |
| Საჰაერო | ||
| ჟანგბადი | ||
| აზოტი | ||
| წყალბადი | ||
| ნახშირბადის მონოქსიდი | ||
| Ნახშირორჟანგი | ||
| წყლის ორთქლი |
სითბოს ძრავებში და ძრავებში, ყოველი ციკლის დასაწყისში, ახალი ნარევის ნაწილი მიეწოდება წვის კამერას, რომელიც ე.წ. ახალი დატენვა. თუმცა, როგორც წესი, წინა ციკლიდან გამონაბოლქვი აირები რჩება წვის პალატაში.
ნარჩენი გაზის კოეფიციენტიურთიერთობას უწოდებენ
სადაც არის ნარჩენი გაზების მოლიების რაოდენობა, არის ახალი მუხტის მოლების რაოდენობა. ნარჩენი აირების ნარევი წვის პალატაში ახალი მუხტით ე.წ სამუშაო ნარევი. სამუშაო ნარევის სითბოს სიმძლავრე გამოითვლება ფორმულის გამოყენებით
სადაც , არის ახალი მუხტისა და ნარჩენი აირების საშუალო სითბოს სიმძლავრე სამუშაო ნარევის ტემპერატურაზე; - ნარჩენი აირების კოეფიციენტი.
წვის ზონაში გამოთავისუფლებული სითბო იხარჯება წვის პროდუქტების გათბობაზე და სითბოს დაკარგვაზე (ეს უკანასკნელი მოიცავს წვადი ნივთიერების წინასწარ გათბობას და წვის ზონიდან გარემოში გამოსხივებას). მაქსიმალური ტემპერატურა, რომელზეც წვის პროდუქტები თბება, ეწოდება წვის ტემპერატურა.
იმის მიხედვით, თუ რა პირობებში მიმდინარეობს წვის პროცესი, არსებობს კალორიმეტრიული, ადიაბატური, თეორიული, და მოქმედებსწვის ტემპერატურა.
ქვეშ კალორიმეტრიული წვის ტემპერატურაგაიგეთ ტემპერატურა, რომლითაც თბება წვის პროდუქტები შემდეგ პირობებში:
· რეაქციის დროს გამოთავისუფლებული მთელი სითბო მიდის წვის პროდუქტების გაცხელებაზე;
· ხდება სტოქიომეტრიული წვადი ნარევის სრული წვა ();
· წვის პროდუქტების ფორმირების პროცესში მათი დისოციაცია არ ხდება;
· წვადი ნარევი არის 273 კ საწყის ტემპერატურაზე და 101,3 კპა წნევაზე.
ადიაბატური წვის ტემპერატურაგანისაზღვრება არასტოქიომეტრიული აალებადი ნარევისთვის ().
თეორიული წვის ტემპერატურაგანსხვავდება კალორიმეტრიულისგან იმით, რომ გამოთვლები ითვალისწინებს სითბოს დანაკარგებს წვის პროდუქტების დისოციაციის გამო.
წვის რეალური ტემპერატურა- ეს არის ტემპერატურა, რომელზეც წვის პროდუქტები თბება რეალურ პირობებში.
განვიხილოთ მხოლოდ კალორიმეტრიული და ადიაბატური წვის ტემპერატურის გაანგარიშება მცირე კორექტირებით. ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ საწყისი ნარევის საწყისი ტემპერატურა განსხვავდება. ავღნიშნოთ სამუშაო ნარევის მოლების რაოდენობა და წვის პროდუქტების ნარევი. შემდეგ წვის სითბოს ბალანსი მუდმივი წნევის დროს შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგნაირად:
სადაც , არის საწყისი ნარევისა და წვის პროდუქტების საშუალო სითბოს სიმძლავრეები; არის 1 მოლი სამუშაო ნარევის წვის დროს გამოთავისუფლებული სითბო; და - სამუშაო ნარევის და წვის პროდუქტების ტემპერატურა, შესაბამისად. სამუშაო ნარევის ერთ მოლთან მიმართებაში ფორმულა (3.20) შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც
სად არის ნარევის შემადგენლობის მოლეკულური ცვლილების კოეფიციენტი. კალორიმეტრიული და ადიაბატური წვის ტემპერატურა ნაპოვნია სითბოს ბალანსის განტოლებიდან.
აფეთქების დროს წნევა შეიძლება მოიძებნოს კლეიპერონ-მენდელეევის განტოლების გამოყენებით, იმის გათვალისწინებით, რომ მოცულობა არ იცვლება პროცესის დროს.
პრაქტიკული სამუშაო No3
"ნივთიერებების წვის სითბოს გაანგარიშება"
სამიზნე:წვის პროცესების ენერგეტიკული ბალანსის ძირითადი ცნებების გაგება. ისწავლეთ წვის სითბოს გამოთვლა სხვადასხვა ტიპის წვადი ნივთიერებებისთვის (ცალკეული ნივთიერებები და ნარევები; ელემენტარული შემადგენლობით წარმოდგენილი რთული ნივთიერებები).
გაანგარიშების ფორმულები და ალგორითმები
1. კალორიული ღირებულების გამოსათვლელად ინდივიდუალური ნივთიერებებიგამოიყენება ფორმულა (3.1). პირველ რიგში, შედგენილია წვის რეაქციის განტოლება, რომლის დახმარებით განისაზღვრება სტექიომეტრიული კოეფიციენტები და პროდუქტები. შემდეგ ცხრილის გამოყენებით (იხ. ცხრილი 3.1) გვხვდება საწყისი ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტების ფორმირების სტანდარტული ენთალპიები. ნაპოვნი პარამეტრები ჩანაცვლებულია ფორმულით (3.1) და გამოითვლება წვადი ნივთიერების წვის სითბო.
2. წვის სითბო რთული ნივთიერებებინაპოვნია D.I. მენდელეევის ფორმულების (3.4) და (3.5) გამოყენებით. გაანგარიშების შესასრულებლად, თქვენ მხოლოდ უნდა იცოდეთ ელემენტების მასობრივი ფრაქციები პროცენტებში. წვის სითბო გამოითვლება კჯ/კგ-ში.
3. გამოსათვლელად აალებადი ნარევებიგამოიყენეთ ფორმულები (3.1) – (3.6). პირველი, იპოვეთ თითოეული წვადი აირის წვის ქვედა სითბო, როგორც ცალკეული ნივთიერების ფორმულის გამოყენებით (3.2) ან როგორც რთული ნივთიერების ფორმულების გამოყენებით (3.4), (3.5). წვის მოცულობითი სიცხეზე გადასასვლელად გამოიყენება ფორმულები (3.2), (3.3). გამოთვლა სრულდება წვადი ნარევის ქვედა კალორიული ღირებულების გამოთვლით (3.6) ფორმულით.
4. 1 მ 3 წვის სიცხის დასადგენად გაზი-ჰაერის ნარევიგამოთვალეთ წვადი აირების მოცულობითი წილი ჰაერის არსებობისას, რომლის რაოდენობაც დამოკიდებულია. შემდეგ ფორმულის გამოყენებით (3.7) გამოითვლება გაზის ჰაერის ნარევის წვის სითბო.
მაგალითი 3.1. განსაზღვრეთ აცეტილენის ქვედა კალორიული ღირებულება.
გამოსავალი.მოდით დავწეროთ აცეტილენის წვის განტოლება.
განტოლების შესაბამისად, სტოქიომეტრიული კოეფიციენტებია , , , . დანართი 3.1-ის გამოყენებით ვპოულობთ რეაქციის ნივთიერებების წარმოქმნის სტანდარტულ ენთალპიებს: , , , . ფორმულით (3.1) ვიანგარიშებთ აცეტილენის ქვედა კალორიულობას
1 მ3 აცეტილენის წვის დროს გამოთავისუფლებული სითბოს ოდენობის გამოსათვლელად აუცილებელია მიღებული მნიშვნელობის გაყოფა მოლარულ მოცულობაზე სტანდარტულ პირობებში (3.3):
პასუხი: ;
გამოსავალი.მენდელეევის (3.4) და (3.5) ფორმულების გამოყენებით ვპოულობთ
პასუხი: .
მაგალითი 3.3. განსაზღვრეთ გაზის ნარევის წვის სითბო, რომელიც შედგება - 40%, - 20%, - 15%, - 5%, - 10%, - 10%.
გამოსავალი.ამ გაზებიდან , , , აალებადია. მოდით დავწეროთ რეაქციის განტოლება ჟანგბადთან თითოეული საწვავისთვის:
ნივთიერებების წარმოქმნის სტანდარტულ ენთალპიებს ცხრილის მონაცემების გამოყენებით ვხვდებით ცხრილში 3.2.
; ; ; ; ; ; ; .
ფორმულის (3.1) გამოყენებით წვის განტოლებების შესაბამისად (1)-(4), ვპოულობთ წვის სითბოს, :
აალებადი აირების ნარევისთვის ვიყენებთ ფორმულას (3.6), იმის გათვალისწინებით, რომ მოლარული და მოცულობითი ფრაქციები ერთნაირია. გამოთვლების შედეგად ვიღებთ გაზების ნარევის წვის ყველაზე დაბალ სითბოს
როდესაც 1 მ 3 აირის ასეთი ნარევი იწვება, სითბო გამოიყოფა ტოლი
პასუხი: ; .
გამოსავალი.ჩვენ ვწერთ პროპანის წვის განტოლებას
რეაქციის განტოლების მიხედვით, 1 მ 3 პროპანზე უნდა იყოს მ 3 ჰაერი სტექიომეტრიული ნარევისთვის. იმის გათვალისწინებით, რომ 1 მ 3 პროპანი რეალურად მოიხმარს მ 3 ჰაერს. ამრიგად, პროპან-ჰაერის ნარევში 1 მ3-ში პროპანის მოცულობითი წილი იქნება
პროპანის ქვედა კალორიულობას ვპოულობთ (3.1) ფორმულით. პროპანის წარმოქმნის სტანდარტული ენთალპია შეიძლება განისაზღვროს ცხრილიდან 3.2.
პროპანის კალორიულობა არის
პროპან-ჰაერის ნარევის ქვედა კალორიული ღირებულება შეიძლება განისაზღვროს ფორმულით (3.7)
1536,21
ცხრილი 3.3. პარამეტრები საცდელი დავალების No3.1
| ვარიანტი | მდგომარეობა | ვარიანტი | მდგომარეობა | ვარიანტი | მდგომარეობა |
| 1. | CH3OH | 11. | C4H8 | 21. | C 8 H 18 |
| 2. | C2H5OH | 12. | C4H10 | 22. | C 10 H 8 |
| 3. | NH 3 | 13. | C 3 H 8 | 23. | C 12 H 10 |
| 4. | SO 3 | 14. | C 7 H 8 | 24. | CH4O |
| 5. | HNO3 | 15. | C 7 H 16 | 25. | C2H4O2 |
| 6. | C3H4 | 16. | C5H12 | 26. | C2H6O |
| 7. | H2S | 17. | C6H12 | 27. | C3H6O |
| 8. | C5H5N | 18. | C6H14 | 28. | C4H10O |
| 9. | C 2 H 5 O | 19. | C8H6 | 29. | CH6N2 |
| 10. | C3H6 | 20. | C 8 H 10 | 30. | C6H7N |
ცხრილი 3.4. პარამეტრები საცდელი დავალების No3.2 ( W - ტენიანობა)
თერმოქიმია სწავლობს ქიმიური რეაქციების თერმულ ეფექტებს. ხშირ შემთხვევაში, ეს რეაქციები ხდება მუდმივი მოცულობის ან მუდმივი წნევის დროს. თერმოდინამიკის პირველი კანონიდან გამომდინარეობს, რომ ამ პირობებში სითბო არის მდგომარეობის ფუნქცია. მუდმივი მოცულობისას სითბო უდრის შიდა ენერგიის ცვლილებას:
და მუდმივი წნევის დროს - ენთალპიის ცვლილება:
ეს თანასწორობები, როდესაც გამოიყენება ქიმიურ რეაქციებზე, წარმოადგენს არსს ჰესის კანონი:
მუდმივი წნევის ან მუდმივი მოცულობის დროს წარმოქმნილი ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი არ არის დამოკიდებული რეაქციის გზაზე, მაგრამ განისაზღვრება მხოლოდ რეაქტიული ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტების მდგომარეობით.
სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი უდრის მდგომარეობის ფუნქციის ცვლილებას.
თერმოქიმიაში, თერმოდინამიკის სხვა აპლიკაციებისგან განსხვავებით, სითბო დადებითად ითვლება, თუ ის გამოიყოფა გარემოში, ე.ი. თუ ჰ < 0 или უ
< 0. Под тепловым эффектом химической реакции
понимают значение ჰ(რომელსაც უბრალოდ „რეაქციის ენთალპიას“ უწოდებენ) ან ურეაქციები.
თუ რეაქცია ხდება ხსნარში ან მყარ ფაზაში, სადაც მოცულობის ცვლილება უმნიშვნელოა, მაშინ
ჰ = უ + (pV) უ. (3.3)
თუ იდეალური აირები მონაწილეობენ რეაქციაში, მაშინ მუდმივ ტემპერატურაზე
ჰ = უ + (pV) = უ+n. RT, (3.4)
სადაც n არის რეაქციაში აირების მოლების რაოდენობის ცვლილება.
სხვადასხვა რეაქციების ენთალპიების შედარების გასაადვილებლად გამოიყენება „სტანდარტული მდგომარეობის“ კონცეფცია. სტანდარტული მდგომარეობა არის სუფთა ნივთიერების მდგომარეობა 1 ბარი (= 10 5 Pa) წნევით და მოცემულ ტემპერატურაზე.. აირებისთვის ეს არის ჰიპოთეტური მდგომარეობა 1 ბარის წნევაზე, რომელსაც აქვს უსასრულოდ იშვიათი გაზის თვისებები. რეაქციის ენთალპია ნივთიერებებს შორის სტანდარტულ მდგომარეობებში ტემპერატურაზე თ, აღნიშნე ( რნიშნავს "რეაქციას"). თერმოქიმიური განტოლებები მიუთითებს არა მხოლოდ ნივთიერებების ფორმულებზე, არამედ მათ საერთო მდგომარეობაზე ან კრისტალურ მოდიფიკაციაზე.
ჰესის კანონიდან გამომდინარეობს მნიშვნელოვანი შედეგები, რაც შესაძლებელს ხდის ქიმიური რეაქციების ენთალპიების გამოთვლას.
დასკვნა 1.
უდრის განსხვავებას რეაქციის პროდუქტებისა და რეაგენტების წარმოქმნის სტანდარტულ ენთალპიებს შორის (სტოქიომეტრიული კოეფიციენტების გათვალისწინებით):
ნივთიერების წარმოქმნის სტანდარტული ენთალპია (სითბო). (ვნიშნავს "წარმოქმნას") მოცემულ ტემპერატურაზე არის ამ ნივთიერების ერთი მოლის წარმოქმნის რეაქციის ენთალპია. ელემენტებიდან, რომლებიც ყველაზე სტაბილურ სტანდარტულ მდგომარეობაში არიან. ამ განმარტების მიხედვით, სტანდარტულ მდგომარეობაში ყველაზე სტაბილური მარტივი ნივთიერებების წარმოქმნის ენთალპია არის 0 ნებისმიერ ტემპერატურაზე. 298 K ტემპერატურაზე ნივთიერებების წარმოქმნის სტანდარტული ენთალპიები მოცემულია საცნობარო წიგნებში.
"ფორმირების ენთალპიის" კონცეფცია გამოიყენება არა მხოლოდ ჩვეულებრივი ნივთიერებებისთვის, არამედ ხსნარში მყოფი იონებისთვის. ამ შემთხვევაში, H + იონი აღებულია, როგორც საცნობარო წერტილი, რომლისთვისაც წყალხსნარში წარმოქმნის სტანდარტული ენთალპია ითვლება ნულამდე: 
დასკვნა 2. ქიმიური რეაქციის სტანდარტული ენთალპია
უდრის სხვაობას რეაგენტებისა და რეაქციის პროდუქტების წვის ენთალპიებს შორის (სტოქიომეტრიული კოეფიციენტების გათვალისწინებით):
(გნიშნავს "წვას"). ნივთიერების წვის სტანდარტული ენთალპია (სითბო) არის ნივთიერების ერთი მოლის სრული დაჟანგვის რეაქციის ენთალპია. ეს შედეგი ჩვეულებრივ გამოიყენება ორგანული რეაქციების თერმული ეფექტების გამოსათვლელად.
დასკვნა 3. ქიმიური რეაქციის ენთალპია უდრის დარღვეული და წარმოქმნილი ქიმიური ბმების ენერგიების სხვაობას.
კომუნიკაციის ენერგია A-B ასახელებს ენერგიას, რომელიც საჭიროა კავშირის გასაწყვეტად და შედეგად მიღებული ნაწილაკების განცალკევებისთვის უსასრულო მანძილზე:
AB (გ) A (გ) + B (გ) .
კომუნიკაციის ენერგია ყოველთვის დადებითია.
საცნობარო წიგნებში თერმოქიმიური მონაცემების უმეტესობა მოცემულია 298 K ტემპერატურაზე. სხვა ტემპერატურაზე თერმოეფექტების გამოსათვლელად გამოიყენეთ კირჩჰოფის განტოლება:
(დიფერენციალური ფორმა) (3.7)
(ინტეგრალი ფორმა) (3.8)
სად C გვ- განსხვავება რეაქციის პროდუქტებისა და საწყისი ნივთიერებების იზობარულ სითბოს შესაძლებლობებს შორის. თუ განსხვავება თ 2 - თ 1 არის პატარა, მაშინ შეგიძლიათ მიიღოთ C გვ= კონსტ. თუ არსებობს დიდი ტემპერატურის სხვაობა, აუცილებელია ტემპერატურის დამოკიდებულების გამოყენება C გვ(თ) ტიპი:
სად არის კოეფიციენტები ა, ბ, გდა ა.შ. ცალკეული ნივთიერებებისთვის ისინი აღებულია საცნობარო წიგნიდან, ხოლო ნიშანი მიუთითებს განსხვავებას პროდუქტებსა და რეაგენტებს შორის (კოეფიციენტების გათვალისწინებით).
მაგალითები
მაგალითი 3-1.თხევადი და აირისებრი წყლის წარმოქმნის სტანდარტული ენთალპიები 298 K-ზე არის -285,8 და -241,8 კჯ/მოლი, შესაბამისად. გამოთვალეთ წყლის აორთქლების ენთალპია ამ ტემპერატურაზე.
გამოსავალი. ფორმირების ენთალპიები შეესაბამება შემდეგ რეაქციებს:
H 2 (გ) + SO 2 (გ) = H 2 O (ლ), ჰ 1 0 = -285.8;
H 2 (გ) + SO 2 (გ) = H 2 O (გ), ჰ 2 0 = -241.8.
მეორე რეაქცია შეიძლება განხორციელდეს ორ ეტაპად: ჯერ წყალბადის დაწვა, რათა წარმოიქმნას თხევადი წყალი პირველი რეაქციის მიხედვით და შემდეგ აორთქლდეს წყალი:
H 2 O (l) = H 2 O (გ), ჰ 0 isp = ?
შემდეგ, ჰესის კანონის თანახმად,
ჰ 1 0 + ჰ 0 isp = ჰ 2 0 ,
სადაც ჰ 0 isp = -241,8 - (-285,8) = 44,0 კჯ/მოლი.
უპასუხე. 44,0 კჯ/მოლ.
მაგალითი 3-2.გამოთვალეთ რეაქციის ენთალპია
6C (გ) + 6H (გ) = C 6 H 6 (გ)
ა) ფორმირების ენთალპიებით; ბ) შებოჭვის ენერგიებით, იმ ვარაუდით, რომ ორმაგი ბმები C 6 H 6 მოლეკულაში ფიქსირდება.
გამოსავალი. ა) ფორმირების ენთალპიები (კჯ/მოლში) გვხვდება საცნობარო წიგნში (მაგალითად, P.W. Atkins, Physical Chemistry, მე-5 გამოცემა, გვ. C9-C15): ვ ჰ 0 (C 6 H 6 (გ)) = 82.93, ვ ჰ 0 (C (გ)) = 716.68, ვ ჰ 0 (H (გ)) = 217.97. რეაქციის ენთალპია არის:
r H 0 = 82,93 - 6,716,68 - 6,217,97 = -5525 კჯ/მოლი.
ბ) ამ რეაქციაში ქიმიური ბმები არ იშლება, არამედ მხოლოდ წარმოიქმნება. ფიქსირებული ორმაგი ბმების მიახლოებისას C 6 H 6 მოლეკულა შეიცავს 6 C-H ბმას, 3 C-C ბმას და 3 C=C ბმას. ბონდის ენერგიები (კჯ/მოლში) (P.W.Atkins, Physical Chemistry, მე-5 გამოცემა, გვ. C7): ე(C-H) = 412, ე(C-C) = 348, ე(C=C) = 612. რეაქციის ენთალპია არის:
r H 0 = -(6,412 + 3,348 + 3,612) = -5352 კჯ/მოლ.
განსხვავება ზუსტ შედეგთან -5525 კჯ/მოლ განპირობებულია იმით, რომ ბენზოლის მოლეკულაში არ არის ერთჯერადი C-C ბმები და ორმაგი C=C ბმები, მაგრამ არის 6 არომატული C C ბმა.
უპასუხე. ა) -5525 კჯ/მოლი; ბ) -5352 კჯ/მოლ.
მაგალითი 3-3.საცნობარო მონაცემების გამოყენებით გამოთვალეთ რეაქციის ენთალპია
3Cu (ტვ) + 8HNO 3(aq) = 3Cu(NO 3) 2(aq) + 2NO (g) + 4H 2 O (l)
გამოსავალი. რეაქციის შემოკლებული იონური განტოლებაა:
3Cu (s) + 8H + (aq) + 2NO 3 - (aq) = 3Cu 2+ (aq) + 2NO (g) + 4H 2 O (l).
ჰესის კანონის მიხედვით, რეაქციის ენთალპია უდრის:
r H 0 = 4ვ ჰ 0 (H 2 O (l)) + 2 ვ ჰ 0 (NO (გ)) + 3 ვ ჰ 0 (Cu 2+ (aq)) - 2 ვ ჰ 0 (NO 3 - (aq))
(სპილენძისა და H + იონის წარმოქმნის ენთალპიები ტოლია, განმარტებით, 0). ფორმირების ენთალპიების მნიშვნელობების ჩანაცვლებით (P.W.Atkins, Physical Chemistry, მე-5 გამოცემა, გვ. C9-C15), ვპოულობთ:
r H 0 = 4 (-285.8) + 2 90.25 + 3 64.77 - 2 (-205.0) = -358.4 კჯ
(სპილენძის სამ მოლზე დაყრდნობით).
უპასუხე. -358,4 კჯ.
მაგალითი 3-4.გამოთვალეთ მეთანის წვის ენთალპია 1000 K-ზე, თუ ფორმირების ენთალპია 298 K-ზე მოცემულია: ვ ჰ 0 (CH 4) = -17.9 კკალ/მოლი, ვ ჰ 0 (CO 2) = -94.1 კკალ/მოლი, ვ ჰ 0 (H 2 O (გ)) = -57,8 კკალ/მოლი. 298-დან 1000 K-მდე დიაპაზონში გაზების სითბოს სიმძლავრეები (კალ/(მოლ. K)) უდრის:
C p (CH 4) = 3.422 + 0.0178. თ, C გვ(O2) = 6.095 + 0.0033. თ,
C p (CO 2) = 6.396 + 0.0102. თ, C გვ(H 2 O (გ)) = 7,188 + 0,0024. თ.
გამოსავალი. მეთანის წვის რეაქციის ენთალპია
CH 4 (გ) + 2O 2 (გ) = CO 2 (გ) + 2H 2 O (გ)
298 K-ზე უდრის:
94,1 + 2 (-57,8) - (-17,9) = -191,8 კკალ/მოლ.
მოდით ვიპოვოთ განსხვავება სითბოს სიმძლავრეებში ტემპერატურის ფუნქციის მიხედვით:
C გვ = C გვ(CO2) + 2 C გვ(H 2 O (გ)) - C გვ(CH 4) - 2 C გვ(O2) =
= 5.16 - 0.0094თ(კალ/(მოლ K)).
რეაქციის ენთალპია 1000 K-ზე გამოითვლება კირჩჰოფის განტოლების გამოყენებით:
= + 
= -191800 + 5.16
(1000-298) - 0.0094 (1000 2 -298 2)/2 = -192500 კალ/მოლი.
უპასუხე. -192,5 კკალ/მოლი.
ᲓᲐᲕᲐᲚᲔᲑᲔᲑᲘ
3-1. რამდენი სითბოა საჭირო 500 გ Al-ის გადასატანად (mp 658 o C, ჰ 0 pl = 92,4 კალ/გ), მიღებული ოთახის ტემპერატურაზე, გამდნარ მდგომარეობაში, თუ C გვ(Al TV) = 0.183 + 1.096 10 -4 თკალ/(გ K)?
3-2. რეაქციის CaCO 3 (s) = CaO (s) + CO 2 (g) სტანდარტული ენთალპია, რომელიც ხდება ღია ჭურჭელში 1000 K ტემპერატურაზე არის 169 კჯ/მოლი. რა არის ამ რეაქციის სითბო, რომელიც ხდება იმავე ტემპერატურაზე, მაგრამ დახურულ ჭურჭელში?
3-3. გამოთვალეთ თხევადი ბენზოლის წარმოქმნის სტანდარტული შიდა ენერგია 298 K-ზე, თუ მისი წარმოქმნის სტანდარტული ენთალპია არის 49,0 კჯ/მოლი.
3-4. გამოთვალეთ N 2 O 5 (გ) წარმოქმნის ენთალპია ზე თ= 298 K შემდეგ მონაცემებზე დაყრდნობით:
2NO (გ) + O 2 (გ) = 2NO 2 (გ), ჰ 1 0 = -114.2 კჯ/მოლი,
4NO 2 (გ) + O 2 (გ) = 2N 2 O 5 (გ), ჰ 2 0 = -110.2 კჯ/მოლი,
N 2 (გ) + O 2 (გ) = 2NO (გ), ჰ 3 0 = 182,6 კჯ/მოლი.
3-5. გლუკოზის, ფრუქტოზის და საქაროზის წვის ენთალპიები 25 o C-ზე უდრის -2802,
-2810 და -5644 კჯ/მოლი, შესაბამისად. გამოთვალეთ საქაროზის ჰიდროლიზის სითბო.
3-6. განსაზღვრეთ დიბორანის B 2 H 6 (გ) წარმოქმნის ენთალპია თ= 298 K შემდეგი მონაცემებიდან:
B 2 H 6 (გ) + 3O 2 (გ) = B 2 O 3 (ტვ) + 3H 2 O (გ), ჰ 1 0 = -2035.6 კჯ/მოლი,
2B(ტვ) + 3/2 O 2 (გ) = B 2 O 3 (ტვ), ჰ 2 0 = -1273.5 კჯ/მოლი,
H 2 (გ) + 1/2 O 2 (გ) = H 2 O (გ), ჰ 3 0 = -241,8 კჯ/მოლ.
3-7. გამოთვალეთ თუთიის სულფატის წარმოქმნის სითბო მარტივი ნივთიერებებისგან თ= 298 K შემდეგ მონაცემებზე დაყრდნობით.
სტანდარტული პირობები
რეაქციების თერმული ეფექტი დამოკიდებულია იმ პირობებზე, რომლებშიც ისინი წარმოიქმნება. ამიტომ, იმისთვის, რომ შეგვეძლოს რეაქციების თერმული ეფექტის მიღებული მნიშვნელობების, ნივთიერებების წარმოქმნის ენთალპიის შედარება, ჩვენ შევთანხმდით, რომ განვსაზღვროთ ან დავიყვანოთ ისინი გარკვეულ, იდენტურ, ე.წ. სტანდარტული პირობები. სტანდარტული პირობები განიხილება, როგორც 1 მოლი სუფთა ნივთიერების მდგომარეობა 101,325 Pa (1 ატმ ან 760 მმ Hg) და ტემპერატურა 25 ° C ან 298 K. ხსნარში მყოფი ნივთიერებებისთვის, კონცენტრაცია ერთის ტოლია. მოლი ლიტრში (C = 1 მოლ/ლ). უფრო მეტიც, ვარაუდობენ, რომ ხსნარი ამ კონცენტრაციაზე იქცევა ზუსტად ისე, როგორც უსასრულო განზავებისას, ე.ი. იდეალურია. იგივე ვარაუდი ეხება ნივთიერებებს, რომლებიც არიან აირისებრ მდგომარეობაში (გაზი, როგორც ეს იყო, იდეალურია როგორც 1 ატმოსფეროზე, ასევე გაცილებით დაბალი წნევის დროს).
მაშასადამე, რეაქციის სისტემის ენთალპიის ცვლილება სტანდარტულ პირობებში ერთი მდგომარეობიდან მეორეში გადასვლისას ასევე სტანდარტული ხასიათის იქნება. მაშასადამე, სტანდარტულ პირობებში მარტივი ნივთიერებებისგან რთული ნივთიერების ერთი მოლის წარმოქმნის ენთალპიაც ე.წ. სტანდარტული ენთალპია (სითბო ) განათლება.
წარმოქმნის ენთალპიაში სტანდარტული ცვლილებები აღინიშნება DY-ით (^ გვ. შემდეგში ჩვენ უბრალოდ ვუწოდებთ მათ ნივთიერების წარმოქმნის სტანდარტულ ენთალპიებს ან რეაქციის ენთალპიებს (სიტყვის გამოტოვებით შეცვლა). მაგალითად, თხევად მდგომარეობაში წყლის წარმოქმნის სტანდარტული ენთალპია აღინიშნება შემდეგნაირად:
ეს ჩანაწერი ნიშნავს, რომ სტანდარტულ პირობებში თხევად მდგომარეობაში ერთი მოლი წყლის წარმოქმნას მარტივი ნივთიერებებისგან თან ახლავს რეაქტიული სისტემის მიერ 285,85 კჯ დანაკარგი. ამ რეაქციის თერმოქიმიური განტოლება ასე გამოიყურება:
ყველაზე ცნობილი ნივთიერებების წარმოქმნის სტანდარტული ენთალპიები დადგენილია ექსპერიმენტულად ან გამოთვლილი და შეჯამებულია ნივთიერებების თერმოდინამიკური თვისებების საცნობარო ცხრილებში.
მარტივი ნივთიერებების წარმოქმნის ენთალპიების სტანდარტული მნიშვნელობები (მაგალითად, H 2 (g), O 2 (g), Cu (cr) და სხვა ნივთიერებები) აგრეგაციის იმ მდგომარეობებისთვის, რომლებშიც ეს ნივთიერებები სტაბილურია, თანაბარია. ნულამდე, ე.ი.
ნაერთის წარმოქმნის სტანდარტული ენთალპია არის მისი თერმოდინამიკური მდგრადობის, სიძლიერის საზომი და ბუნებით პერიოდულია ერთი და იმავე ტიპის ნივთიერებების ერთი კლასის ან ჯგუფისთვის.
ზოგჯერ არის გამონაკლისები სტანდარტული მდგომარეობის არჩევისას, მაგალითად, როდესაც ვსაუბრობთ ორთქლის წყლის წარმოქმნის სტანდარტულ სითბოზე, ვგულისხმობთ, რომ წარმოიქმნება წყლის ორთქლი, რომლის წნევაა 101,3 კპა და ტემპერატურა 25 ° C. . მაგრამ 25°C-ზე წყლის ორთქლს აქვს საგრძნობლად დაბალი წონასწორული წნევა. ეს ნიშნავს, რომ წყლის წარმოქმნის სითბო ორთქლის მდგომარეობაში Dc 2 o(„) არის წმინდა პირობითი მდგომარეობა.
თერმოქიმიური კანონები
ჰესის კანონი
ქიმიური რეაქციის სითბოს დამოუკიდებლობა პროცესის გზიდან რ = კონსტ და T = const დაარსდა XIX საუკუნის პირველ ნახევარში. რუსი მეცნიერი გ.ი ჰეს. ჰესმა ჩამოაყალიბა კანონი, რომელიც ახლა მის სახელს ატარებს: ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი არ არის დამოკიდებული მისი წარმოშობის გზაზე, არამედ დამოკიდებულია მხოლოდ საწყისი ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტების ბუნებასა და ფიზიკურ მდგომარეობაზე.
ეს კანონი მოქმედებს იმ ურთიერთქმედებებისთვის, რომლებიც ხდება იზობარიულ-იზოთერმული (ან იზოქორიულ-იზოთერმული) პირობებში, იმის გათვალისწინებით, რომ შესრულებული სამუშაოს ერთადერთი ტიპია მუშაობა გარე წნევის ძალებთან.
წარმოვიდგინოთ, რომ არსებობს რეაქციის სისტემა, რომელშიც ნივთიერებები ა და IN გადაიქცევა პროდუქტებად დ და E, თერმოქიმიური განტოლების მიხედვით:
ამ რეაქციის ენთალპიის ცვლილება არის AH^ ეაქცია. რეაქციის პროდუქტები დ და ე შეიძლება მიღებულ იქნას უშუალოდ და პირდაპირ საწყისი მასალებიდან ა და IN , როგორც სქემატურად არის ნაჩვენები ნახ. 2.2 და 1-2 ბილიკის გასწვრივ, ნებისმიერი შუალედური ეტაპის გვერდის ავლით. თერმული ეფექტი ტრანსფორმაციის ამ მეთოდით (ნახ. 2.2, 6) ტოლი იქნება:
მიიღეთ იგივე პროდუქტები დ და ე ეს შესაძლებელია პროცესის განხორციელებით ნებისმიერი შუალედური ნივთიერების წარმოქმნით, მაგალითად, 1 -3 4-5-2 ან 1-6-7-2 ბილიკის გასწვრივ (ნახ. 2.2, ა). უფრო მეტიც, განათლების ყოველი ეტაპი
შუალედური ნივთიერებები ხასიათდება მათი თერმული ეფექტით ან ენთალპიის ცვლილებით: დ H 1, DN 2, DN 3, DN 4, DN 5, DN 6 და DN 7, შესაბამისად, პროცესის ბილიკის თითოეული მონაკვეთისთვის (ნახ. 2.2, ბ).
ბრინჯი. 2.2. :
A - პროცესის განხორციელების შესაძლო გზები; ბ - შუალედური სტადიების ენთალპიების ცვლილებების დიაგრამები რეაქციის გზის მიხედვით
თუ განვიხილავთ პროცესის ენერგეტიკული ცვლილებების საბოლოო შედეგს შუალედური საფეხურებით, გამოდის, რომ იგი უდრის შუალედური ეტაპების ენთალპიების ცვლილების ალგებრულ ჯამს:
ანუ რეაქციის თერმული ეფექტი არ არის დამოკიდებული პროცესის განხორციელების მეთოდზე, არამედ დამოკიდებულია მხოლოდ საწყისი ნივთიერებების საწყის მდგომარეობაზე და რეაქციის პროდუქტების საბოლოო მდგომარეობაზე (ნახ. 2.2. ბ).
კონკრეტული რეაქციის გამოყენებით, მაგალითად, რკინის ჟანგბადით დაჟანგვა, ჩვენ შევამოწმებთ ჰესის კანონის მიზანშეწონილობას. ამ პროცესის თერმოქიმიური განტოლებაა:
მოდით, ეს პროცესი ეტაპობრივად გავიაროთ. პირველ რიგში, ჩვენ ვაჟანგებთ რკინას რკინის ოქსიდში (I) განტოლების მიხედვით:
ეტაპი I :
თერმული ეფექტით 2263,7 კჯ და შემდეგ მეორე ეტაპზე რკინის (I) ოქსიდის დაჟანგვა რკინის (III) ოქსიდამდე განტოლების მიხედვით:
II ეტაპი -.
რომელშიც 293,9 კჯ გამოიყოფა. რეაქციების პირველი და მეორე საფეხურების განტოლებების მიმატებით მივიღებთ:
ამ ეტაპების ჯამური თერმული ეფექტიც უდრის 821,3 კჯ-ს, თითქოს პროცესი შუალედური ეტაპების გარეშე მიმდინარეობდა. ანუ ჰესის კანონი სრულდება.
თერმოქიმიური განტოლებები შეიძლება დაემატოს და გამოკლდეს ჩვეულებრივი ალგებრული განტოლებების მსგავსად.
მოდით შევხედოთ ჰესის კანონის ილუსტრაციას სხვა მაგალითის გამოყენებით.
ცნობილი:
იპოვეთ DH° შემდეგი რეაქციებისთვის:
საწყის მონაცემებზე დაყრდნობით მოსახერხებელია CO 2-ის წარმოქმნის შესაძლო გზების დიაგრამის შედგენა (ნახ. 2.3).
ბრინჯი. 2.3.
ჰესის კანონის მიხედვით
იგივე შედეგის მიღწევა შესაძლებელია, იმის გათვალისწინებით, რომ რეაქციის განტოლება (3) შეიძლება მივიღოთ განტოლების (2) (1) განტოლების გამოკლებით. მსგავსი ოპერაცია თერმული ეფექტით მისცემს
განტოლების (4) მისაღებად საჭიროა გამოვაკლოთ (1) განტოლება (2), გამრავლებული 2-ზე.
პრაქტიკული გამოყენებისთვის მნიშვნელოვანია ჰესის კანონის შედეგები. მოდით შევხედოთ ორ მათგანს.
ჰესის კანონის პირველი დასკვნა
ეს შედეგი დაკავშირებულია ნაერთების წარმოქმნის სიცხეებთან. წარმოქმნის სითბო (ენთალპია). კავშირი ეწოდება სითბოს რაოდენობას,
გამოიყოფა ან შეიწოვება ამ ნაერთის 1 მოლის წარმოქმნის დროს მარტივი ნივთიერებებისგან, რომლებიც მოცემულ პირობებში ყველაზე სტაბილურ მდგომარეობაშია. (მარტივი ნივთიერებები შედგება ერთი და იმავე ტიპის ატომებისგან, მაგალითად, N 2, H 2, 0 2, C, S, Fe და ა.შ.) ამ შემთხვევაში რეაქცია შეიძლება აღმოჩნდეს ჰიპოთეტური, ე.ი. ნამდვილად არ გაჟონავს. მაგალითად, კალციუმის კარბონატის წარმოქმნის სითბო ტოლია კალციუმის ლითონისგან 1 მოლი კრისტალური კალციუმის კარბონატის წარმოქმნის რეაქციის სითბოს, ნახშირბადი გრაფიტისა და ჟანგბადის გაზის სახით:
სტაბილური მარტივი ნივთიერებების (N 2, H 2, 0 2, Fe და სხვ.) წარმოქმნის სითბოები (ენთალპიები) ნულის ტოლია.
ნივთიერების წარმოქმნის სითბო ავღნიშნოთ DY oG)p
ჰესის კანონის პირველი დასკვნის მიხედვით, ფორმირების ტენლოტების (ენთალპიების) საფუძველზე, ნებისმიერი რეაქციის თერმული ეფექტი შეიძლება გამოითვალოს: რეაქციის თერმული ეფექტი უდრის სხვაობას რეაქციის პროდუქტებისა და საწყისი ნივთიერებების წარმოქმნის სითბოს (ენთალპიებს) შორის, სტექიომეტრიული კოეფიციენტების გათვალისწინებით.
(2.11)
ხელმოწერები აქ ჯ და і მიმართეთ შესაბამისად რეაქციის პროდუქტებს და საწყის მასალებს; v - სტოქიომეტრიული კოეფიციენტები.
სქემა ნახ. 2.4 ასახავს ამ დასკვნის მტკიცებულებას. განტოლება (2.11) გამომდინარეობს ვექტორის მიმატების წესიდან.
ბრინჯი. 2.4.
როგორც 2.4 პუნქტშია ნათქვამი, წარმოქმნის სითბოს ჩვეულებრივ უწოდებენ სტანდარტულ პირობებს და ე.წ ნაერთის წარმოქმნის სტანდარტული სითბო (ენთალპია). და აღვნიშნავთ ANob გვ. ყველაზე გავრცელებული ნაერთების ANob p მნიშვნელობები მოცემულია თერმოდინამიკური საცნობარო ცხრილებში. მათი დახმარებით გამოითვლება AN 0 ქიმიური რეაქციების სტანდარტული თერმული ეფექტები:
ჰესის კანონის მეორე დასკვნა
გაითვალისწინეთ, რომ ყველა ზემოხსენებულ მაგალითში გამოყენებული იყო ცალკეული ნივთიერებების წარმოქმნის სტანდარტული ენთალპიები (სითბოები). მაგრამ ზოგიერთი ნაერთისათვის მათი უშუალოდ ექსპერიმენტულად დადგენა შეუძლებელია, თუ მხოლოდ მარტივი ნივთიერებებიდან დავიწყებთ. ასეთ შემთხვევებში, G.I. Hess-ის კანონი გამოიყენება ფორმირების სტანდარტული ენთალპიების (სითბოების) გამოსათვლელად ცნობილიდან. წვის ენთალპიები (თბება). ეს ნივთიერებები, ვინაიდან უმეტეს შემთხვევაში შესაძლებელია განხორციელდეს მარტივი და რთული ნივთიერებების სრული წვის რეაქცია.
ამავე დროს, ქვეშ კალორიული ღირებულება გაგება რთული ნივთიერების 1 მოლი (ან მარტივი ნივთიერების 1 მოლი ატომის) წვის თერმული ეფექტი სტაბილური ოქსიდების წარმოქმნამდე.
სტანდარტული გათბობის ღირებულებები ეხება 25°C (298 K) და წნევას
- 101,3 კპა. ჟანგბადის და წვის პროდუქტების წვის სითბო მათ მდგრად მდგომარეობაში სტანდარტულ პირობებში (25°C,
- 101,3 კპა), ე.ი. განიხილეთ აირისებრი ჟანგბადის, აზოტის, ნახშირორჟანგის, გოგირდის დიოქსიდის, თხევადი წყლის და სხვა აალებადი ნივთიერებების ენერგეტიკული შემცველობა პირობითად ნულის ტოლი.
ნივთიერებების წვის სიცხეების ცოდნის პრაქტიკული მნიშვნელობა იმაში მდგომარეობს, რომ მათი მნიშვნელობებიდან შესაძლებელია გამოვთვალოთ ქიმიური რეაქციების თერმული ეფექტი ისე, როგორც ეს ხდება ნივთიერებების წარმოქმნის ენთალპიების (სითბოს) გამოყენებისას. ყოველივე ამის შემდეგ, რეაქციის თერმული ეფექტი არ არის დამოკიდებული მისი განხორციელების მეთოდზე ან შუალედურ ეტაპებზე, მაგრამ განისაზღვრება მხოლოდ საწყისი ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტების საწყისი და საბოლოო მდგომარეობით ჰესის კანონის შესაბამისად. წვის სითბოს განსაკუთრებით დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს იმ რეაქციების თერმული ეფექტის დასადგენად, რომელშიც მონაწილეობენ ორგანული ნაერთები. მაგალითად, მარტივი ნივთიერებებისგან მეთანის წარმოქმნის სითბო
პირდაპირ გაზომვა შეუძლებელია. ორგანული ნივთიერების წარმოქმნის სიცხის დასადგენად მას წვავენ და რთული ორგანული ნივთიერების წვის სიცხეზე და მარტივი ნივთიერებების წვის სიცხეზე დაყრდნობით, გვხვდება მისი წარმოქმნის სითბო. კავშირი მეთანის წარმოქმნის სითბოსა და რეაქციის პროდუქტების წვის სითბოს შორის ჩანს დიაგრამაზე (ნახ. 2.5).
ჰესის კანონის თანახმად, პირველი და მეორე ბილიკის თერმული ეფექტები თანაბარი უნდა იყოს
მარტივი ნივთიერების, მაგალითად, გრაფიტისა და წყალბადის წვის სითბო სტაბილურ ოქსიდამდე, ე.ი. ნახშირორჟანგის ან წყლის წარმოქმნამდე იდენტურია ნახშირორჟანგის ან წყლის წარმოქმნის სითბოს:
ბრინჯი. 2.5.
ამის გათვალისწინებით, ჩვენ ვიღებთ:
ფორმირების შესაბამისი სითბოს რიცხვითი მნიშვნელობების განტოლებაში ჩანაცვლებით, მივიღებთ:
ზოგიერთი თერმოდინამიკური საცნობარო წიგნში მოცემულია ცხრილები წვის იზობარული სიცხეებით - მრავალი ორგანული ნივთიერების A//J rop, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას გამოთვლებში. თუმცა, თუ რეაქციაში ჩართულია აალებადი ნივთიერებები, მაშინ თერმული ეფექტის დადგენა შესაძლებელია მხოლოდ წარმოქმნის სითბოს მეშვეობით. Მაგალითად:
სტანდარტულ პირობებში თერმული ეფექტი ტოლია:
იმათ. ეს რეაქცია ეგზოთერმულია Q = +168,07 კჯ/მოლი.
ჰესის კანონი და მისი თანხმობა ემსახურება ყველა თერმოქიმიური გამოთვლების საფუძველს, რომელიც მოითხოვს, რომ წვის ან წარმოქმნის ყველა სიცხე ერთნაირი პირობებით იყოს მოხსენიებული - იზობარიული ან იზოქორული. თერმოდინამიკური ცხრილები იძლევა მნიშვნელობებს AN ფორმირება ან წვა სტანდარტულ პირობებში (/? = 101,3 კპა და თ = 298 K), ე.ი. იზობარულ-იზოთერმული პროცესისთვის.
Qp-დან წასვლა ქნ
თქვენ უნდა გამოიყენოთ განტოლება: 
ორგანიზმში საკვები ნივთიერებების ქიმიური გარდაქმნები, ისევე როგორც ნებისმიერი ქიმიური რეაქცია სხეულის გარეთ, ექვემდებარება თერმოქიმიის კანონებს. შესაბამისად, ჰესის კანონი გვაძლევს საფუძველს საკვები ნივთიერებების წვის სითბოს სხეულში მათი დაჟანგვის ენერგიის გამოსაყენებლად. მიუხედავად იმისა, რომ ორგანიზმში შეყვანილი საკვები ნივთიერებები გადიან რთულ გზას მათი საბოლოო ტრანსფორმაციისკენ და მონაწილეობენ უამრავ რეაქციაში, ყველა ამ რეაქციის ჯამური ენერგეტიკული ეფექტი, ჰესის კანონის თანახმად, უდრის შეყვანის პირდაპირი წვის თერმულ ეფექტს. ნივთიერებები.
მაგალითად, როდესაც ერთი მოლი გლუკოზა იწვება (ნახშირორჟანგს და წყალს) კალორიმეტრულ ბომბში, გამოიყოფა 2816 კჯ, რაც ნიშნავს, რომ ორგანიზმში სრული დაჟანგვისას ერთი მოლი გლუკოზა გამოყოფს ენერგიას, რომელიც ექვივალენტურია 2816 კჯ. . გლუკოზის დაჟანგვის გზები კალორიმეტრულ ბომბში და სხეულში განსხვავებულია, მაგრამ ენერგეტიკული ეფექტი ორივე შემთხვევაში ერთნაირია, რადგან რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების საწყისი და საბოლოო მდგომარეობა იგივეა.
თერმოქიმიური გამოთვლები
თერმოქიმიური გამოთვლები, რომლებიც დაკავშირებულია რეაქციების თერმული ეფექტების განსაზღვრასთან და ნაერთების წარმოქმნის სიცხეებთან, შესაძლებელს ხდის გარკვეულწილად განჭვრიტოს პროცესის სავარაუდო მიმართულება და დაახლოებით დაახასიათოს კავშირის სიძლიერე. ყველა გამოთვლა ეფუძნება თერმოქიმიის ორ კანონს და მის ძირითად ცნებებსა და განმარტებებს.
განვიხილოთ თერმოქიმიური გამოთვლების რამდენიმე კონკრეტული მაგალითი.
მაგალითი 2.1. იპოვეთ სტანდარტული თერმული ეფექტი A// 0 კრისტალური Al2(SO4)3 წარმოქმნის რეაქციის 298 K ტემპერატურაზე კრისტალური Al 2 0 3 და აირისებრი S0 3:
ამ რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების წარმოქმნის სტანდარტული ენთალპიები 298 კ ტემპერატურაზეა:
შემდეგ (2.12) განტოლებიდან ვპოულობთ
გამოსავალი. მოდით დავწეროთ მეთანის წვის თერმოქიმიური განტოლება
ნივთიერებების თერმოდინამიკური თვისებების საცნობარო წიგნიდან ჩვენ ვწერთ საწყისი ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის ენთალპიების (ფორმირების სითბოს) სტანდარტულ მნიშვნელობებს:
ვინაიდან მეთანის წვის შედეგად წარმოიქმნება ნახშირორჟანგი (1 მოლი) და წყალი (2 მოლი) თხევად მდგომარეობაში, ჩვენ შევადგენთ თერმოქიმიურ განტოლებებს ამ ნივთიერებების ფორმირებისთვის მარტივი ნივთიერებებისგან:
და რადგან წვის დროს მეთანი CH 4 (g) იშლება, გადაიქცევა თხევად წყალში და ნახშირორჟანგად, ჩვენ ვწერთ თერმოქიმიურ განტოლებას მეთანის მარტივ ნივთიერებებად დაშლისათვის:
ამ ბოლო სამი განტოლების დამატებით მივიღებთ თერმოქიმიურ განტოლებას მეთანის წვის რეაქციისთვის:
ამრიგად, ამ რეაქციის თერმული ეფექტი სტანდარტულ პირობებში არის Q °„ = 890,94 კჯ/მოლი ან რეაქციის ენთალპიის ცვლილებაა DH° ktsnn = -890,94 კჯ/მოლი.
თუ ყურადღებით დააკვირდებით, როგორ იქნა მიღებული ეს რიცხვითი მნიშვნელობა, აღმოჩნდება, რომ საწყისი ნივთიერებების წარმოქმნის სიცხეების ჯამი გამოკლებულია რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის სითბოს ჯამს. ეს შედეგი ჰესის კანონიდან, რომელიც შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად:
ან რეაქციის ენთალპიის ცვლილების კონცეფციასთან დაკავშირებით:
ჩვენს პრობლემასთან დაკავშირებით, რეაქციის თერმული ეფექტი შეიძლება გამოითვალოს ნივთიერებების წარმოქმნისა და დაშლის განტოლებების შექმნის გარეშე:
ან, რიცხვითი მონაცემების ჩანაცვლებით, მივიღებთ:
მსგავსი გაანგარიშება შეიძლება განხორციელდეს ენთალპიების გამოყენებით, ვიდრე წარმოქმნის სითბოს:
მაგალითი 2.3.გამოთვალეთ რეაქციის თერმული ეფექტი:
წვის ენთალპიები უდრის:
აცეტილენისთვის (გ) DH a = -1298,3 კჯ/მოლი; ბენზოლისთვის (ლ) AN" = -3264,2 კჯ/მოლ.
(2.13) განტოლებიდან ვხვდებით
წვის სითბოს ცოდნით, ადვილია ფორმირების სითბოს დადგენა და პირიქით. თუ, მაგალითად, მეთილის სპირტის წვის სითბო უდრის -729 კჯ/მოლს, მაშინ CO 2 და H 2 0 წარმოქმნის სითბოს მნიშვნელობების გამოყენებით შეიძლება შედგენილი იყოს შემდეგი თერმოქიმიური განტოლებები:
)
გამრავლების განტოლება (V) 2-ით, (ბ) განტოლების დამატება და (a) განტოლების გამოკლებით, გარდაქმნების შემდეგ ვიღებთ მეთილის სპირტის წარმოქმნის რეაქციას.
მსგავსი გარდაქმნების განხორციელებისას რეაქციების თერმული ეფექტით, ვიღებთ მეთილის სპირტის წარმოქმნის თერმულ ეფექტს. AN
ჰესის კანონი ასევე მოქმედებს რთული ბიოქიმიური პროცესებისთვის. ამრიგად, ნახშირწყლებისა და ცხიმების დაჟანგვის შედეგად წარმოქმნილი სითბოს რაოდენობა ცოცხალ ორგანიზმში, სადაც ეს პროცესები მიმდინარეობს რამდენიმე ეტაპად, და ჟანგბადში ამ ნივთიერებების წვის შედეგად გამოთავისუფლებული სითბოს რაოდენობა თანაბარი აღმოჩნდა. ეს ასე არ არის ცილების შემთხვევაში, ვინაიდან ორგანიზმში ცილის დაჟანგვის საბოლოო პროდუქტი შარდოვანაა, ხოლო ჟანგბადში ცილის დაჟანგვა დასრულებულია.
მოდით ვისაუბროთ იმაზე, თუ რა არის ფორმირების სითბო და ასევე განვსაზღვროთ ის პირობები, რომლებსაც სტანდარტი ეწოდება. ამ საკითხის გასაგებად, მოდით გავარკვიოთ განსხვავებები მარტივ და რთულ ნივთიერებებს შორის. "ფორმირების სითბოს" კონცეფციის გასამყარებლად, მოდით განვიხილოთ კონკრეტული ქიმიური განტოლებები.
ნივთიერებების წარმოქმნის სტანდარტული ენთალპია
ნახშირბადის რეაქცია წყალბადის აირთან გამოყოფს 76 კჯ ენერგიას. ამ შემთხვევაში ეს მაჩვენებელი თერმული ეფექტია, მაგრამ ეს არის ასევე მარტივი ნივთიერებებისგან მეთანის მოლეკულის წარმოქმნის სითბო. "რატომ?" - გეკითხებით. ეს აიხსნება იმით, რომ საწყისი კომპონენტები იყო ნახშირბადი და წყალბადი. 76 კჯ/მოლი იქნება ენერგია, რომელსაც ქიმიკოსები „ფორმირების სითბოს“ უწოდებენ.
მონაცემთა ცხრილები
თერმოქიმიაში არსებობს უამრავი ცხრილი, რომელიც მიუთითებს სხვადასხვა მარტივი ნივთიერების წარმოქმნის სიცხეებზე. მაგალითად, ნივთიერების წარმოქმნის სითბო, რომლის ფორმულა არის CO 2 აირისებრ მდგომარეობაში, არის 393,5 კჯ/მოლი.
პრაქტიკული მნიშვნელობა
რატომ არის საჭირო ეს რაოდენობა? წარმოქმნის სითბო არის რაოდენობა, რომელიც გამოიყენება ნებისმიერი ქიმიური პროცესის თერმული ეფექტის გაანგარიშებისას. ასეთი გამოთვლების განსახორციელებლად საჭირო იქნება თერმოქიმიის კანონის გამოყენება.
თერმოქიმია
ეს არის ძირითადი კანონი, რომელიც ხსნის ქიმიური რეაქციის დროს დაფიქსირებულ ენერგეტიკულ პროცესებს. ურთიერთქმედების დროს რეაქციის სისტემაში შეინიშნება თვისებრივი გარდაქმნები. ზოგიერთი ნივთიერება ქრება და მათ ადგილას ახალი კომპონენტები ჩნდება. ამ პროცესს თან ახლავს სისტემაში შინაგანი ენერგიის ცვლილება, რომელიც ვლინდება მუშაობის ან სითბოს სახით. ქიმიური გარდაქმნების გაფართოებასთან დაკავშირებულ სამუშაოს აქვს მინიმალური მაჩვენებელი. ერთი კომპონენტის სხვა ნივთიერებად გარდაქმნისას გამოთავისუფლებული სითბო შეიძლება იყოს დიდი.
თუ განვიხილავთ სხვადასხვა ტრანსფორმაციას, თითქმის ყველა მათგანისთვის შეინიშნება გარკვეული რაოდენობის სითბოს შეწოვა ან გამოყოფა. მომხდარი ფენომენების ასახსნელად შეიქმნა სპეციალური განყოფილება - თერმოქიმია.
ჰესის კანონი
ამის წყალობით შესაძლებელი გახდა თერმული ეფექტის გამოთვლა ქიმიური რეაქციის პირობებიდან გამომდინარე. გამოთვლები ეფუძნება თერმოქიმიის ძირითად კანონს, კერძოდ ჰესის კანონს. მოდით მივცეთ მისი ფორმულირება: ქიმიური ტრანსფორმაციის თერმული ეფექტი დაკავშირებულია ნივთიერების ბუნებასთან, საწყის და საბოლოო მდგომარეობასთან, ის არ არის დაკავშირებული ურთიერთქმედების გზასთან.
რა გამოდის ამ ფორმულირებიდან? გარკვეული პროდუქტის მიღების შემთხვევაში არ არის საჭირო მხოლოდ ერთი რეაქციის ვარიანტის გამოყენება, რეაქცია შეიძლება განხორციელდეს სხვადასხვა გზით. ნებისმიერ შემთხვევაში, რაც არ უნდა მიიღოთ სასურველი ნივთიერება, პროცესის თერმული ეფექტი იქნება მუდმივი მნიშვნელობა. მის დასადგენად, თქვენ უნდა შეაჯამოთ ყველა შუალედური ტრანსფორმაციის თერმული ეფექტი. ჰესის კანონის წყალობით შესაძლებელი გახდა თერმული ეფექტის რიცხვითი მაჩვენებლების გამოთვლების შესრულება, რაც კალორიმეტრში შეუძლებელია. მაგალითად, ნახშირბადის მონოქსიდის წარმოქმნის სიცხე გამოითვლება რაოდენობრივად ჰესის კანონის მიხედვით, მაგრამ თქვენ ვერ შეძლებთ მის დადგენას ჩვეულებრივი ექსპერიმენტებით. სწორედ ამიტომ არის განსაკუთრებული თერმოქიმიური ცხრილები, რომლებშიც შეტანილია ციფრული მნიშვნელობები სტანდარტულ პირობებში განსაზღვრული სხვადასხვა ნივთიერებისთვის.
მნიშვნელოვანი პუნქტები გამოთვლებში
იმის გათვალისწინებით, რომ წარმოქმნის სითბო არის რეაქციის თერმული ეფექტი, განსახილველ ნივთიერებას განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს. მაგალითად, გაზომვების გაკეთებისას, ჩვეულებრივ, ნახშირბადის სტანდარტულ მდგომარეობად მიჩნეულია გრაფიტი და არა ბრილიანტი. ისინი ასევე ითვალისწინებენ წნევას და ტემპერატურას, ანუ იმ პირობებს, რომლებშიც თავდაპირველად მდებარეობდა რეაქტიული კომპონენტები. ამ ფიზიკურ რაოდენობას შეუძლია მნიშვნელოვანი გავლენა მოახდინოს ურთიერთქმედებაზე; ისინი ზრდის ან ამცირებს ენერგიის რაოდენობას. ძირითადი გამოთვლების შესასრულებლად, თერმოქიმიაში ჩვეულებრივია წნევისა და ტემპერატურის სპეციფიკური ინდიკატორების გამოყენება.
სტანდარტული პირობები
ვინაიდან ნივთიერების წარმოქმნის სიცხე არის ენერგიის ეფექტის სიდიდის განსაზღვრა ზუსტად სტანდარტულ პირობებში, ჩვენ მათ ცალკე გამოვყოფთ. გამოთვლებისთვის არჩეულია ტემპერატურა 298 K (25 გრადუსი ცელსიუსი), წნევა არის 1 ატმოსფერო. გარდა ამისა, მნიშვნელოვანი პუნქტი, რომელსაც ყურადღება უნდა მიაქციოთ, არის ის ფაქტი, რომ ნებისმიერი მარტივი ნივთიერების წარმოქმნის სითბო ნულის ტოლია. ეს ლოგიკურია, რადგან ისინი არ ქმნიან საკუთარ თავს, ანუ ენერგია არ იხარჯება მათ აღმოცენებაზე.
თერმოქიმიის ელემენტები
თანამედროვე ქიმიის ამ განყოფილებას განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს, რადგან სწორედ აქ ტარდება მნიშვნელოვანი გამოთვლები და მიიღება თბოენერგეტიკაში გამოყენებული კონკრეტული შედეგები. თერმოქიმიაში არსებობს მრავალი ცნება და ტერმინი, რომელთა გამოყენებაც მნიშვნელოვანია სასურველი შედეგების მისაღებად. ენთალპია (ΔH) მიუთითებს, რომ ქიმიური ურთიერთქმედება მოხდა დახურულ სისტემაში, არ არსებობდა გავლენა სხვა რეაგენტების რეაქციაზე და წნევა იყო მუდმივი. ეს დაზუსტება საშუალებას გვაძლევს ვისაუბროთ შესრულებული გამოთვლების სიზუსტეზე.
იმისდა მიხედვით, თუ რა სახის რეაქცია განიხილება, მიღებული თერმული ეფექტის სიდიდე და ნიშანი შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს. ამრიგად, ყველა ტრანსფორმაციისთვის, რომელიც გულისხმობს ერთი რთული ნივთიერების რამდენიმე მარტივ კომპონენტად დაშლას, ვარაუდობენ სითბოს შთანთქმას. რამდენიმე საწყისი ნივთიერების ერთ, უფრო რთულ პროდუქტში გაერთიანების რეაქციას თან ახლავს მნიშვნელოვანი რაოდენობის ენერგიის გამოყოფა.
დასკვნა
ნებისმიერი თერმოქიმიური პრობლემის გადაჭრისას გამოიყენება მოქმედებების იგივე ალგორითმი. პირველ რიგში, ფორმირების სითბოს მნიშვნელობა განისაზღვრება ცხრილიდან თითოეული საწყისი კომპონენტისთვის, ისევე როგორც რეაქციის პროდუქტებისთვის, არ დაივიწყოს აგრეგაციის მდგომარეობის შესახებ. შემდეგ, ჰესის კანონით შეიარაღებული, ისინი ქმნიან განტოლებას სასურველი მნიშვნელობის დასადგენად.
განსაკუთრებული ყურადღება უნდა მიექცეს კონკრეტულ განტოლებაში საწყისი ან საბოლოო ნივთიერებების წინ არსებული სტერეოქიმიური კოეფიციენტების გათვალისწინებას. თუ რეაქციაში არის მარტივი ნივთიერებები, მაშინ მათი წარმოქმნის სტანდარტული სიცხეები ნულის ტოლია, ანუ ასეთი კომპონენტები გავლენას არ ახდენენ გამოთვლებით მიღებულ შედეგზე. შევეცადოთ გამოვიყენოთ მიღებული ინფორმაცია კონკრეტულ რეაქციაზე. თუ მაგალითისთვის ავიღოთ რკინის ოქსიდიდან (Fe 3+) სუფთა ლითონის წარმოქმნის პროცესი გრაფიტთან ურთიერთქმედებით, მაშინ საცნობარო წიგნში შეგიძლიათ იპოვოთ ფორმირების სტანდარტული სითბოს მნიშვნელობები. რკინის ოქსიდისთვის (Fe 3+) იქნება -822,1 კჯ/მოლი, გრაფიტისთვის (მარტივი ნივთიერება) ნული. რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება (CO), რისთვისაც ამ მაჩვენებელს აქვს 110,5 კჯ/მოლი მნიშვნელობა, გამოთავისუფლებული რკინისთვის კი წარმოქმნის სითბო ნულს შეესაბამება. მოცემული ქიმიური ურთიერთქმედების ფორმირების სტანდარტული სითბოს ჩაწერა ხასიათდება შემდეგნაირად:
ΔH დაახლოებით 298 = 3× (-110,5) - (-822,1) = -331,5 + 822,1 = 490,6 კჯ.
ჰესის კანონის მიხედვით მიღებული რიცხვითი შედეგის გაანალიზებით, შეგვიძლია ლოგიკური დასკვნა გამოვიტანოთ, რომ ეს პროცესი არის ენდოთერმული ტრანსფორმაცია, ანუ ის გულისხმობს ენერგიის ხარჯვას მისი სამვალენტიანი ოქსიდიდან რკინის შემცირების რეაქციაზე.
იმისათვის, რომ შეგვეძლოს სხვადასხვა რეაქციის თერმული ეფექტის შედარება და თერმოქიმიური გამოთვლების განხორციელება, დაინერგა თერმული ეფექტის ცნება სტანდარტულ პირობებში. ამჟამად მიღებულია შემდეგი სტანდარტული მდგომარეობები:
ცალკეული კრისტალური და თხევადი ნივთიერებებისთვის - რეალური მდგომარეობა (ყველაზე სტაბილური მოდიფიკაცია) მოცემულ ტემპერატურაზე და წნევაზე 1 ბარი.
ცალკეული გაზებისთვის - ჰიპოთეტური მდგომარეობა, რომელიც წარმოიქმნება გაზის იზოთერმული გაფართოების დროს უსასრულოდ მცირე წნევამდე შემდგომი შეკუმშვით 1 ბარი, მაგრამ იდეალური აირის იზოთერმის მიხედვით ნახ. 3
1 - ნამდვილი გაზი
2 - იდეალური გაზი
თერმული ეფექტი სტანდარტულ პირობებში გამოითვლება ფორმირებისა და წვის სტანდარტული სითბოს გამოყენებით. ფორმირების სტანდარტული სითბოარის მარტივი ნივთიერებებისგან (ან ელემენტებიდან) მოცემული ნივთიერების 1 მოლის წარმოქმნის რეაქციის თერმული ეფექტი 1,013 * 10 5 Pa წნევის დროს და იმ პირობით, რომ რეაქციის ყველა მონაწილე იმყოფება აგრეგაციის სტაბილურ მდგომარეობაში.
ფორმირების სტანდარტული სიცხეების შედარების მოხერხებულობისთვის, მათ მოიხსენიებენ 298 კ საბაზისო ტემპერატურაზე. სუფთა თხევადი ან კრისტალური (მყარი) ნივთიერების სტანდარტული მდგომარეობა აღებულია, როგორც მისი ყველაზე სტაბილური ფიზიკური მდგომარეობა მოცემულ ტემპერატურაზე და ნორმალურ ატმოსფერულზე. წნევა. როგორც გაზის სტანდარტული მდგომარეობა, მიღებულია ჰიპოთეტური მდგომარეობა, რომელშიც გაზი p = 1.013 * 10 5 Pa ემორჩილება იდეალური აირების კანონებს და მისი ენთალპია უდრის რეალური აირის ენთალპიას. აგრეგაციის სტაბილურ მდგომარეობაში მარტივი ნივთიერებების (ელემენტების) წარმოქმნის სტანდარტული სიცხეები აღებულია როგორც ნული. წარმოქმნის სითბოს მოიხსენიებენ ნივთიერების 1 მოლზე, რაც მიუთითებს მის აგრეგაციის მდგომარეობაზე.
სტანდარტული კალორიული ღირებულებაარის ჟანგბადის ატმოსფეროში 1 მოლი ნივთიერების წვის დროს გამოთავისუფლებული სითბო 1,013 * 10 5 Pa სტანდარტული წნევით უმარტივეს ოქსიდებამდე. ამ შემთხვევაში რეაქციის ყველა მონაწილე უნდა იყოს აგრეგაციის სტაბილურ მდგომარეობაში. ფორმირების სტანდარტული სითბოს მსგავსად, წვის სტანდარტული სიცხეები მოიხსენიება ბაზის ტემპერატურაზე 298 K. წვის პროდუქტები ამ პირობებში არის CO 2 (g), H 2 O (l), SO 2 (g), N 2 და ა.შ. სტანდარტული სითბოს წვა უმარტივესი ოქსიდების სტაბილურ მდგომარეობაში აღებულია როგორც ნული.
სითბოს ტევადობა
ნამდვილი სითბოს ტევადობასხეული (C) არის სხეულის მიერ მიღებული δQ სითბოს უსასრულო რაოდენობის თანაფარდობა ტემპერატურის შესაბამის ზრდასთან: C = δQ/dT. ერთის ტოლი მასის მქონე სხეულის სითბურ ტევადობას ეწოდება კონკრეტული.მოლური სითბოს სიმძლავრე უფრო მოსახერხებელია გამოსაყენებლად. მოლური სითბოს ტევადობა C M არის 1 მოლი ნივთიერების მიერ მიღებული სითბოს რაოდენობა, როდესაც მისი ტემპერატურა ერთით იზრდება.
ზოგჯერ გამოიყენება საშუალო სითბოს სიმძლავრე. საშუალო მოლური სითბოს სიმძლავრე (C) ტემპერატურულ დიაპაზონში T 1-დან T 2-მდე არის სითბოს სიმძლავრე, რომელიც უდრის ნივთიერების 1 მოლით მიღებული სითბოს (Q) თანაფარდობას ტემპერატურის მატებასთან (∆T). ). ამ ტემპერატურის დიაპაზონში C=Q/∆T მუდმივია.
სითბოს სიმძლავრის მოლური მნიშვნელობები გამოიხატება J/(mol K), ხოლო სპეციფიკური მნიშვნელობები J/(g K). ჭეშმარიტი სითბოს სიმძლავრე დამოკიდებულია ნივთიერების ბუნებაზე, ტემპერატურასა და პირობებზე, რომლებშიც ხდება სითბოს გადაცემა სისტემაში. თუ სისტემა ჩასმულია მუდმივ მოცულობაში, მაშინ სითბოს რაოდენობა, რომელიც საჭიროა ტემპერატურის ერთი ერთეულით გაზრდისთვის, გამოიხატება ტოლობით:
სადაც C V არის იზოქორული სითბოს სიმძლავრე.
თუ სისტემა იკუმშება ან ფართოვდება და წნევა მუდმივი რჩება, მაშინ
სადაც C P არის იზობარული სითბოს სიმძლავრე.
მუდმივი მოცულობისა და მუდმივი წნევის დროს სითბოს სიმძლავრეები განსხვავდება სისტემის მოცულობის შესაცვლელად საჭირო სამუშაოს მოცულობით. ვინაიდან პროცესში p=const შესრულებულია 1 მოლი იდეალური აირის იზობარული გაფართოების სამუშაო, სისტემის ტემპერატურის ერთი ერთეულით გასაზრდელად საჭიროა უფრო დიდი რაოდენობით სითბო, ამიტომ C P > C V:
C P = C V + R - მაიერის განტოლება,
სადაც R არის გაზის უნივერსალური მუდმივი. სითხეებსა და მყარ სხეულებში, გაცხელებისას მოცულობის მცირე ცვლილების გამო, C P ≈C V.
Ჩატვირთვა...