Тепловойеффект термодинамічної системи з'являється внаслідок виникнення в ній хімічної реакції, але однією з її характеристик не є. Ця величина може бути визначена тільки при дотриманні деяких умов.
Інструкція
Поняття теплового ефект а тісно пов'язане з поняттям ентальпії термодинамічної системи. Це теплова енергія, яка може бути перетворена в теплоту при досягненні певної температури і тиску. Ця величина характеризує стан рівноваги системи.
Будь-яка хімічна реакція завжди супроводжується виділенням або поглинанням деякої кількості теплоти. В даному випадку під реакцією мається на увазі вплив реагентів на продукти системи. При цьому виникає парниковий ефект. який пов'язаний зі зміною ентальпії системи, а її продукти приймають температуру, яка надається реагентами.
В ідеальних умовах теплової ефект залежить тільки від характеру хімічної реакції. Це такі умови, при яких приймається, що система не робить ніякої роботи, крім роботи розширення, а температури її продуктів і впливають реагентів рівні.
Розрізняють два типи протікання хімічної реакції: Ізохоричний (при постійному обсязі) і ізобарний (при постійному тиску). Формула теплового ефект а виглядає наступним чином: dQ = dU + PdV, де U - енергія системи, P - тиск, V - об'єм.
При Ізохоричний процесі доданок PdV наближається до нуля, оскільки обсяг не змінюється, значить, не відбувається розширення системи, тому dQ = dU. При изобарном процесі тиск постійно, а обсяг збільшується, що означає, що система здійснює роботу розширення. Тому при обчисленні теплового ефект а до зміни енергії самої системи додається енергія, що витрачається на вчинення цієї роботи: dQ = dU + PdV.
PdV - величина постійна, тому її можна внести під знак диференціала, отже dQ = d (U + PV). Сума U + PV повністю відображає стан термодинамічної системи, а також відповідає стану ентальпії. Таким чином, ентальпія є енергія, що витрачається при розширенні системи.
Найбільш часто розраховують тепловий ефект двох видів реакцій - утворення сполук і згоряння. Теплота згоряння або освіти - таблична величина, тому тепловий ефект реакції в загальному випадку можна обчислити, підсумувавши теплоти всіх що беруть участь в ній речовин.
Будь-яка хімічна реакція супроводжується або виділенням, або поглинанням енергії, як правило, у вигляді теплоти. Цю теплоту можна кількісно виміряти. Отримана величина, яка вимірюється в килоджоулях / моль, є тепловим еффектомреакціі. Як він обчислюється?
Інструкція
У лабораторній практиці для обчислення теплового ефекту використовують спеціальні прилади, які називаються калориметри. Спрощено їх можна представити як ємності з щільно прилягає кришкою, наповнені водою і вкриті шаром теплоізоляційного матеріалу (для недопущення стороннього нагріву або віддачі тепла). У воду поміщений посудину-реактор, де відбувається будь-яка хімічне перетворення, і термометр.
За допомогою термометра, заміряйте температуру води до початку реакції і після її завершення. Запишіть результат. Позначте початкову температуру як t1, кінцеву температуру - t2.
Знаючи масу, що знаходиться в калориметр води (m), а також її питому теплоємність (c), ви можете легко визначити кількість теплоти, що виділилася (або поглиненої) в ході хімічної реакції. за такою формулою: Q = mc (t2 - t1)
Зрозуміло, повністю виключити теплообмін між калориметр і навколишнім середовищем неможливо, але в переважній більшості випадків, це настільки незначно впливає на результат, що невеликою похибкою можна знехтувати.
Можете обчислити тепловий ефект реакції і без використання калориметра. Для цього треба знати теплоти освіти всіх продуктів реакції і всіх вихідних речовин. Вам залишається лише підсумувати теплоти утворення продуктів (зрозуміло, з урахуванням коефіцієнтів), потім - теплоти утворення вихідних речовин (примітка щодо коефіцієнтів справедливо і в цьому випадку), після чого відняти від першої величини другу. Отриманий результат і буде величиною теплового ефекту даної реакції.
Якщо виділилася енергія більше витраченої, реакція називається екзотермічної. Якщо ж витрачена енергія більше виділяється, реакція називається ендотермічної.