- Главная
- Химия
- Химиялық термодинамиканың негіздері. Негізгі түсініктері мен аңдары. Термохимиялық есептеулер
Содержание
- 2. Жоспары: Кіріспе: Негізгі бөлім: Химиялық термодинамиканың негіздері. Негізгі түсініктері мен аңдары. Термохимиялық есептеулер. Қорытынды: Қолданылған әдебиетер:
- 3. Термодинамика энергияның бір түрден екінші түріне, жүйенің бір бөлігінен екіншісіне ауысып, әр түрлі физикалык және химиялық
- 4. Термодинамиканың осындай қолданбалық бағыты біртіндеп оның жеке бір саласын, атап айтқанда химиялық термодинамиканы бөліп шығарды. Сонымен
- 5. Термодинамикалық жүйенің қандай да бір бастапқы күйден бір-қатар өзгерісті өткере отырып, сол бастапқы күйге осы не
- 6. Бірдей жағдайларда берілген зат үшін ішкі энергия мөлшері зат мөлшеріне тура пропорционал. Кең қолданылатын термодинамикалық функция
- 7. Жылу сыйымдылығы құбылыстың сипатымен анықталады. Аныктамалық кестелерде берілетін жылу сыйымдылықтарының мәні жүйені белгілі ретпен жылыту түріне
- 8. 1-есеп. Температурасы 20°С және қысымы 0,10 МПа ауаны компрессор көмегімен 2,50 МПа дейін сығымдады (қысты). Бұл
- 9. Мұны жоғарыдағы тендеуге қояды: б) политроптық көрсеткіші к = 1,30 Сығымдау соңындағы Т2 мәнін политроптық теңдеу
- 10. Мұндағы ауыстырып, Термохимия (жылу химиясы) химиялық реакциялардың жылу процесін эффектісін зерттейді. Бұған жылу эффектісін тәжірибе кезінде
- 11. Газ көлемін кеңейткенде атқарылатын жұмыс мынаған тең: (6) Бүл теңцеуден қысым түрақты кездегі көлемнің болмашы өзгерісі
- 12. Термохимиясындағы жылу эффектісін біріктіретін шңның екеуіде - жалпы энергия сақталу заңының дербес түрлері. Термохимияның бірінші заңы
- 13. Қосылыстың жану жылуы деп, осы қосылыстың бір молі толық жанатын реакцияның жылу әсерін айтады. Еру жылуы
- 14. 1-есеп. Газ күйіңдегі акролеиннің жанған кезде бөлінетін меншікті жылуын есептендер. Шешуі. Бір моль акролеиннің оттектегі толық
- 15. Алынған нәтижесі акролеиннің мольдік салмағына бөліп, ссеп сұрағына жауап алады:
- 16. Химиялық термодинамика — физикалық химияның химиядағы термодинамикалық құбылыстарды (химиялық реакция, фазалық ауысулар (еру, булану, кристалдану, т.б.),
- 18. Скачать презентацию
Жоспары:
Кіріспе:
Негізгі бөлім:
Химиялық термодинамиканың негіздері.
Негізгі түсініктері мен аңдары.
Термохимиялық есептеулер.
Қорытынды:
Қолданылған әдебиетер:
Жоспары:
Кіріспе:
Негізгі бөлім:
Химиялық термодинамиканың негіздері.
Негізгі түсініктері мен аңдары.
Термохимиялық есептеулер.
Қорытынды:
Қолданылған әдебиетер:
Термодинамика энергияның бір түрден екінші түріне, жүйенің бір бөлігінен екіншісіне ауысып,
Термодинамика энергияның бір түрден екінші түріне, жүйенің бір бөлігінен екіншісіне ауысып,
Термодинамиканың осындай қолданбалық бағыты біртіндеп оның жеке бір саласын, атап айтқанда
Термодинамиканың осындай қолданбалық бағыты біртіндеп оның жеке бір саласын, атап айтқанда
Сонымен қатар химиялық термодинамика заттардың әр түрлі термодинамикалық қасиеттердің, олардың химиялық құрамы мен қүрылысына, сонда берілген заттың температура мен қысымға тәуелділігін осы қасиеттердің химиялық және физикалық процестер кезіндегі өзгерісін зерттейді.
Термодинамиканы оқып-үйренбес бұрын онда пайдаланылатын ұғымдарды, терминдерді және шамаларды жете білудің маңызы зор.
Жүйе деп қоршаған ортадан ойша алынған өзара әсерлердегі денелерді немесе денелер тобын айтады. Гомогендік жүйе деп ішінде қасиеттері бойынша жүйенің бөліктерін бір-бірінен бөлінетін беттік бөлімдері жоқ жүйені айтады. Ішінде осындай беттік бөлімдері барын гетерогендік деп атайды.
Фаза термині барлық құрылымы бойынша және химиялық, және физикалық қасиеттері бойынша бірдей және жүйенің басқа бөліктерінен беттігі бойынша шамалы шектелген барлық гомогендік жүйе бөліктерінің жиынтығын түсіндіреді.
Оқшауланған жүйе зат алмасу және қоршаған ортамен зат және энергия ауысу мүмкіндігінен айрылған және тұрақты көлемі бар жүйе ретінде қарастырылады.
Мәні тек жүйенің күйіне тәуелді термодинамикалық функцияны күй функциясы деп атайды. Олардың қандай да болсын процестегі өзгерісі жүйенің тек бастапкы және сонғы күйіне ғана тәуелді, ал ауысу жолына тәуелді болмайды.
Термодинамикалық жүйенің қандай да бір бастапқы күйден бір-қатар өзгерісті өткере отырып,
Термодинамикалық жүйенің қандай да бір бастапқы күйден бір-қатар өзгерісті өткере отырып,
Түйық процесте кез келген күй функциясының өзгерісі нөлге тең.
Алайда термодинамикалық шамалардың бәрі күй функциясы бола бермейді. Жүйенің шығаратын немесе сіңіретін жылу мөлшері және жүйенің атқаратын жүмыс А мөлшері тек жүйенің бастапқы және соңғы күйіне ғана тәуелді болмай бір күйден екіншісіне өту қалай жүрді соған тәуелді. Мүны білу үшін шексіз аз жылу oQ және жүмыс оА мөлшерлері алынады. Тұрақты температурадағы жүретін изотермалык, тұрақты қысымда өтетін - изобаралык, ал тұрақты көлемде өтетін -изохоралык процестер бар. Жұмыспен байланысты бола тұрып жүйе жылуды қабылдамаса не бермесе адиабаттық процесс деп аталады.
Термодинамикалық процесс кайтымды және кайтымсыз болады. Термодинамикадағы негізгі шаманың бірі - жүйенің ішкі энергиясы. Бұл шама күй процестері болып есептеледі. Бұл шама жүйенің жалпы энергия қорын сипаттайды. Бүған молекулалардың ілгерілемелі және айналмалы қозғалысының энергиясы, молекулалар қүрайтын атомдар мен атомдар тобының ішкі молекулалық тербелісі қозғалысының энергиясы, атомдардағы электрондардың айналу энергиясы, атомдар ядросыңцағы энергия және энергияның басқа түрлері жатады.
Бірдей жағдайларда берілген зат үшін ішкі энергия мөлшері зат мөлшеріне тура
Бірдей жағдайларда берілген зат үшін ішкі энергия мөлшері зат мөлшеріне тура
Кең қолданылатын термодинамикалық функция энталь-пия деп аталады. Ол мына қатыңаспен анықталады.
Н = U+pv (2)
Жылу сыйымдылык. Жүйенің жүргізген жұмысынан екі бөлікті алайық: бірі, жүйенің көлем өзгеруімен байланысты (кеңею жұмысы), және пайдалы жұмыс деп аталатын түрі. Жылу сыймдылығы пайдалы жұмыс аткарылмайтын жағдайындағы жүйенің температурасын бір градусқа көтеру үшін керекті жылу мөлшеріне тең. Егер жүйенің температурасын АТ = Т2- Т{ өзгерісті жылу мөлшері Q белгілі болса, онда жылу сыйымдылығы С тең:
Бір грамм заттың жылу сыйымдылығын меншікті, бір мольдікін мольдік, ал бір грамм-атомдыкін - атомдық жылу сыйымдылығы деп атайды. Мольдік және меншікті жылу сыйымдылықтарының байланысын
С моль =СменМ, (4)
мұңдағы М - молекулалық салмақ
Жылу сыйымдылығы құбылыстың сипатымен анықталады. Аныктамалық кестелерде берілетін жылу сыйымдылықтарының мәні
Жылу сыйымдылығы құбылыстың сипатымен анықталады. Аныктамалық кестелерде берілетін жылу сыйымдылықтарының мәні
Тек кеңею жұмысын алғандықтан,
Бұдан, тұрақты көлем кезіндегі
Ал тұракты қысым кезіндегі энтальпия интегралы
dH=du+pdv болғаңдықтан,
Демек
(5)
1-есеп. Температурасы 20°С және қысымы 0,10 МПа ауаны компрессор көмегімен 2,50
1-есеп. Температурасы 20°С және қысымы 0,10 МПа ауаны компрессор көмегімен 2,50
Шешуі. Аддымен жұмыс пен жылуды анықтаудан бастаймыз. Ол үшін оқулықтағы формулалар мен анықтамадағы (5) мәліметтерді пайдаланамыз.
а) изотермалық процесс үшін
ә) адиабаталық процесс үшін
Ауаны екі атомды и идеал газ ретінде у = 1,40 деп қабылдап, ауа температурасын анықтамалықтан (5) алады.
Мұны жоғарыдағы тендеуге қояды:
б) политроптық көрсеткіші к = 1,30
Сығымдау соңындағы Т2
Мұны жоғарыдағы тендеуге қояды:
б) политроптық көрсеткіші к = 1,30
Сығымдау соңындағы Т2
Бұларды тиісті тендеуге қойып, мынаны аламыз:
Политроптықтағы жылуды есептейді:
Мұндағы
ауыстырып,
Термохимия (жылу химиясы) химиялық реакциялардың жылу процесін эффектісін зерттейді. Бұған жылу
Мұндағы
ауыстырып,
Термохимия (жылу химиясы) химиялық реакциялардың жылу процесін эффектісін зерттейді. Бұған жылу
Химиялық реакцияның немесе кез келген процестің жүйеде жұмыс істелінбейтін және әуелгі мен соңғы заттың температурасы бірдей кезіңдегі бөлінетін не сіңірілетін жылу мөлшерін жылу эффектісі деп атайды. Егер пайдалы жұмыс туындаса, онда жылу эффектісі жылу мөлшерінен осы жұмыс шамасына өзгеше болады. Ал егер жүйе энергияны сіңірсе, оңдайды жылу эффектісін оң деп есептейді.
Газ көлемін кеңейткенде атқарылатын жұмыс мынаған тең:
(6)
Бүл теңцеуден қысым түрақты кездегі
Газ көлемін кеңейткенде атқарылатын жұмыс мынаған тең:
(6)
Бүл теңцеуден қысым түрақты кездегі
(7)
Еңдеше тұракты көлем жағдайында өтетін процестің жылу эффектісі ішкі энергияның өсімшесіне теңеліп, түрақты қысым кезіндегі энтальпия өсімшесіне тең болады. Әрине, бұған орай, термохимилық жүйдегі жылу эффектісін ішкі энергия мен энтальпияның кемуі арқылы таңбалап, өрнектейді.
Қатты декглердің тұрақты қысым кезіндегі, көлемінің шамалы өзгеретіні белгілі. Бұл кезде қысым да, көлем түрақтанып, энтальпия мен ішкі энергия өзара шамалас қалады, яғни
Көптеген жағдайда химиялық реакцияның теңдеуін жылу эффектісімен қоса жазады. Ондағы бөлінетін не сіңірілетін жылу мөлшерін реакция теңдеуінің сол жағынан, не теңдеуден кейін бөлек жазады. Мұндай химиялық реакцияның жылу эффектісі қоса жазылған түрін термохимиялық теңцеу деп атайды және оның жүру реті мен бағыты, жылдамдығы әрекеттесетін заттардың агрегаттық күйіне тәуелді болады.
Мысалы:
Термохимиясындағы жылу эффектісін біріктіретін шңның екеуіде - жалпы энергия сақталу заңының
Термохимиясындағы жылу эффектісін біріктіретін шңның екеуіде - жалпы энергия сақталу заңының
Мысалы:
Немесе
Термохимиясының екінші заңы - Гесс заңына бағынады. Химиялық реакция тікелей жүрсін немесе бірнеше сатыда өтсін, бәрібір оған сай жылудың мөлшері тұрақты болады. Басқаша айтқанда, химиялық реакцияның жылу эффектісі оның жүру жолына, сатылы кезеңдеріне тәуедді емес, тек әрекеттесуші заттар мен өнімдердің күйіне тәуедді.
1. Кез келген қосылыс ыдырағанда жылу осы қосылыстың түзілген кездегі теріс таңбалы жылу эффектісіне тең. химиялық қосылыстың түзілу жылуы деп, жай заттан осы қосылыстың бір мөлі түзілетін реакциядағы жылу эффектісін айтады.
2. Реакцияның жылу эффектісі реакция нәтижесінде түзілген өнімдердің түзілу жылуының косындысынан, осы реакцияға түсетін реагенттердің түзілу жылуының косындысын шегергенге тең.
3. Реакцияның жылу әсері реакция нәтижесіңде түзілген өнімдердің жану жылуының косындысынан, осы реакцияға түсетін реагенттердің жану жылуының қосындысын шегергенге тең.
Қосылыстың жану жылуы деп, осы қосылыстың бір молі толық жанатын реакцияның
Қосылыстың жану жылуы деп, осы қосылыстың бір молі толық жанатын реакцияның
Еру жылуы - 1 моль затты еріткіштің, өте көп мөлшерінде еріткенде бөлінетін немесе сіңірілетін жылу мөлшері. Ерудің интеграл жылуы - еріткіштің белгілі мөлшерінде 1 моль затты еріткенде бөлінетін немесе сіңірілетін жылу мөлшері.
Тұздар суда ерігенде екі құбылыс катар жүреді: заттың қиыршықтық -(кристалдык) торының бұзылуы және молекулалардың иондарға диссоциациялану, бұл эндотермиялык қүбылыс, яғни онда жылу сіңіріледі, түзілген иондар еріткіш молекулаларымен әрекеттеседі, мұны сольваттану дейді, ол экзотермиялық құбылыс, демек онда жылу бөлінеді.
Бейтараптау (нейтралдау) жылуы - кышқылды негізбен әрекеттестіріп, 1 моль су түзілгенде бөлінетін жылу мөлшері. Ол негізінен сутек пен гидроксил иондарының арасындағы болғандықтан, бөлінетін жылу мөлшері түрақты - 57,1 кДж/моль.
Әдетте, жылу эффектісі қалыпты (стандартты) жағдайда жүргізіп, өлшейді және анықтамадағы кестедегі деректер, осындай жағдайда беріліп, энтальпия түрінде өлшеніп, таңбаның жоғарғы жағына кішкене дөңгелекше (ңөлдік) белгі қойылады.
Ал басқа температурадағыны анықтау үшін, жылу эффектісінің температуралық коэффициенті мен Кирхгоф заңына, одан туындайтын тендеулерге сүйенеді. Сонымен жылу эффектісінің температуралық көбейткіші деп, температураның бір фадусқа өзгеруіне сәйкес пайда болатын жылу эффектісінің өсімшесін айтады. Ол Кирхгоф заңы бойынша: жылу эффектісінің температуралық көбейткіші, берілген реакцияның жүруіне орай, жүйенің жылу сыйымдылықтары қосындысының өзгеруіне тең. Мысалы:
1-есеп. Газ күйіңдегі акролеиннің жанған кезде бөлінетін меншікті жылуын есептендер.
Шешуі. Бір
1-есеп. Газ күйіңдегі акролеиннің жанған кезде бөлінетін меншікті жылуын есептендер.
Шешуі. Бір
яғни акролеиннің 1 молін жаққанда, оған п = 3,5 моль оттегі керек, нәтижесінде т = 2 моль су түзіледі. Сондай-ақ акролеиндегі бір қос байланыс (х = 87,9 кДж/моль) және бір альдегидті топ (д: = 75,8 қДж/моль) та термиялық сипат алады:
Коновалов өрнегі:
мұңдағы п - оттегінің молі, т - сүиық күидеп судың молі, х -атом арасындағы термиялық сипаттама, оны және басқа саңдарды анықтамадан (5) алады, сонда акролеиңді жаққандағы жылу:
Алынған нәтижесі акролеиннің мольдік салмағына бөліп, ссеп сұрағына жауап алады:
Алынған нәтижесі акролеиннің мольдік салмағына бөліп, ссеп сұрағына жауап алады:
Химиялық термодинамика — физикалық химияның химиядағы термодинамикалық құбылыстарды (химиялық реакция, фазалық ауысулар (еру, булану, кристалдану, т.б.),
Химиялық термодинамика — физикалық химияның химиядағы термодинамикалық құбылыстарды (химиялық реакция, фазалық ауысулар (еру, булану, кристалдану, т.б.),
Қорытынды: