Совет 1: Как рассчитать тепловой эффект

Тепловой эффект термодинамической системы появляется вследствие возникновения в ней химической реакции, однако одной из ее характеристик не является. Эта величина может быть определена только при соблюдении некоторых условий.
Инструкция
1
Понятие теплового эффекта тесно связано с понятием энтальпии термодинамической системы. Это тепловая энергия, которая может быть преобразована в теплоту при достижении определенной температуры и давления. Эта величина характеризует состояние равновесия системы.
2
Любая химическая реакция всегда сопровождается выделением или поглощением некоторого количества теплоты. В данном случае под реакцией подразумевается воздействие реагентов на продукты системы. При этом возникает тепловой эффект, который связан с изменением энтальпии системы, а ее продукты принимают температуру, сообщаемую реагентами.
3
В идеальных условиях тепловой эффект зависит только от характера химической реакции. Это такие условия, при которых принимается, что система не совершает никакой работы, кроме работы расширения, а температуры ее продуктов и воздействующих реагентов равны.
4
Различают два типа протекания химической реакции: изохорный (при постоянном объеме) и изобарный (при постоянном давлении). Формула теплового эффекта выглядит следующим образом:dQ = dU + PdV, где U – энергия системы, P – давление, V – объем.
5
При изохорном процессе слагаемое PdV обращается в ноль, поскольку объем не меняется, значит, не происходит расширения системы, поэтому dQ = dU. При изобарном процессе давление постоянно, а объем увеличивается, что означает, что система совершает работу расширения. Поэтому при вычислении теплового эффекта к изменению энергии самой системы прибавляется энергия, расходуемая на совершение этой работы: dQ = dU + PdV.
6
PdV – величина постоянная, поэтому ее можно внести под знак дифференциала, следовательно dQ = d(U + PV). Сумма U + PV полностью отражает состояние термодинамической системы, а также соответствует состоянию энтальпии. Таким образом, энтальпия есть энергия, расходуемая при расширении системы.
7
Наиболее часто рассчитывают тепловой эффект двух видов реакций – образования соединений и сгорания. Теплота сгорания или образования – табличная величина, поэтому тепловой эффект реакции в общем случае можно вычислить, просуммировав теплоты всех участвующих в ней веществ.

Совет 2: Как вычислять тепловой эффект реакции

Любая химическая реакция сопровождается либо выделением, либо поглощением энергии, как правило, в виде теплоты. Эту теплоту можно количественно измерить. Полученная величина, измеряемая в килоджоулях/моль, является тепловым эффектом реакции. Как он вычисляется?
Инструкция
1
В лабораторной практике для вычисления теплового эффекта используют специальные приборы, которые называются калориметры. Упрощенно их можно представить как емкости с плотно прилегающей крышкой, наполненные водой и покрытые слоем теплоизолирующего материала (для недопущения постороннего нагрева или отдачи тепла). В воду помещен сосуд-реактор, где происходит какое-либо химическое превращение, и термометр.
2
С помощью термометра, замерьте температуру воды до начала реакции и после ее завершения. Запишите результат. Обозначьте начальную температуру как t1, конечную температуру - t2.
3
Зная массу, находящейся в калориметре воды (m), а также ее удельную теплоемкость (c), вы можете легко определить количество теплоты, выделившейся (или поглощенной) в ходе химической реакции, по следующей формуле: Q = mc (t2 – t1)
4
Разумеется, полностью исключить теплообмен между калориметром и окружающей средой невозможно, но в подавляющем большинстве случаев, это настолько незначительно влияет на результат, что небольшой погрешностью можно пренебречь.
5
Можете вычислить тепловой эффект реакции и без использования калориметра. Для этого надо знать теплоты образования всех продуктов реакции и всех исходных веществ. Вам остается лишь просуммировать теплоты образования продуктов (разумеется, с учетом коэффициентов), затем - теплоты образования исходных веществ (примечание насчет коэффициентов справедливо и в этом случае), после чего вычесть из первой величины вторую. Полученный результат и будет являться величиной теплового эффекта данной реакции.
Видео по теме
Совет полезен?
Если выделившаяся энергия больше затраченной, реакция называется экзотермической. Если же затраченная энергия больше выделяющейся, реакция называется эндотермической.
Видео по теме
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500