Совет 1: Как рассчитать энтальпию

В любом веществе содержится некоторое количество тепла. Это тепло называют энтальпией. Энтальпия есть величина, характеризующая энергию системы. В физике и химии она показывает теплоту реакции. Она является альтернативой внутренней энергии, и эту величину чаще всего указывают при постоянном давлении, когда система имеет некоторый запас энергии.
Инструкция
1
В физико-химических процессах происходит передача тепла от одного тела к другому. Это возможно, как правило, при постоянном давлении и температуре. В роли постоянного давления обычно выступает атмосферное. Энтальпия, как и внутренняя энергия, является функцией состояния.Внутренняя энергия представляет собой сумму кинетической и потенциальной энергий всей системы. Она является основой для уравнения энтальпии. Энтальпия представляет собой сумму внутренней энергии и давления, умноженного на объем системы, и равна:H=U+pV, где p - давление в системе, V - объем системы.Вышеуказанная формула применяется для расчета энтальпии в том случае, когда даны все три величины: давление, объем и внутренняя энергия. Однако, далеко не всегда энтальпия рассчитывается таким образом. Помимо него, существует еще несколько способов вычисления энтальпии.
2
Зная свободную энергию и энтропию, можно вычислить энтальпию. Свободная энергия, или энергия Гиббса, представляет собой часть энтальпии системы, затраченную на превращение в работу, и равна разности энтальпии и температуры, умноженной на энтропию:ΔG=ΔH-TΔS (ΔH, ΔG, ΔS - приращения величин)Энтропия в данной формуле является мерой неупорядоченности частиц системы. Она возрастает при увеличении температуры T и давления. При ΔG<0 процесс идет самопроизвольно, при ΔG>0 - не идет.
3
Кроме того, энтальпия также рассчитывается исходя из уравнения химической реакции. Если дано уравнение химической реакции вида A+B=C, то энтальпию можно определить по формуле:dH=dU+ΔnRT, где Δn=nk-nн (nk и nн - число молей продуктов реакции и исходных веществ)При изобарном процессе энтропия равна изменению теплоты в системе: dq=dH.При постоянном давлении энтальпия равна:H=∫СpdTВ случае, если энтальпийный и энтропийный факторы уравновешивают друг друга, приращение энтальпии равно произведению температуры на приращение энтропии:ΔH=TΔS

Совет 2: Как рассчитать количество тепла

Чтобы рассчитать количество тепла, полученного или отданного веществом, необходимо найти его массу, а также изменение температуры. По таблице удельных теплоемкостей найти эту величину для данного материала, а затем рассчитать количество теплоты по формуле. Определить количество теплоты, выделяемой при сгорании топлива, можно, узнав его массу и удельную теплоту сгорания. Та же ситуация с плавлением и испарением.
Вам понадобится
  • Для определения количества теплоты возьмите калориметр, термометр, весы, таблицы тепловых свойств веществ.
Инструкция
1
Расчет количества теплоты отданной или полученной телом.Измерьте массу тела на весах в килограммах, затем измерьте температуру и нагрейте его, максимально ограничив контакт в внешней средой, снова измерив температуру. Для этого используйте термоизолированный сосуд (калориметр). Практически это можно сделать так: возьмите любое тело при комнатной температуре, это и будет ее начальное значение. Затем залейте в калориметр горячую воду и погрузите туда тело. Через некоторое время (не сразу, тело должно нагреться), измерьте температуру воды, она будет равна температуре тела. В таблице удельной теплоемкости найдите эту величину для материала, из которого изготовлено исследуемое тело. Тогда количество теплоты, которое оно получило, будет равно произведению удельной теплоемкости на массу тела и изменение его температуры (Q=c•m•(t2-t1)). Результат будет получен в джоулях. Температуру можно измерять в градусах Цельсия. Если количество теплоты получилось положительное – тело нагревается, если отрицательное – охлаждается.
2
Расчет количества теплоты при сгорании топлива. Измерьте массу топлива, которое сгорает. Если топливо жидкое, измерьте его объем и умножьте на плотность, взятую в специальной таблице. Затем в справочной таблице найдите удельную теплоту сгорания данного топлива и умножьте на его массу. Результатом будет количество теплоты, выделившееся при сгорании топлива.
3
Расчет количества теплоты при плавлении и парообразовании.Измерьте массу плавящегося тела, и удельную теплоемкость плавления для данного вещества из специальной таблицы. Перемножите эти значения и получите количество тепла, поглощаемое телом при плавлении. Это же количество теплоты выделяется телом при кристаллизации.
Чтобы измерить количество теплоты, поглощаемое при испарении жидкости, найдите ее массу, а также удельную теплоту парообразования. Произведение этих величин даст количество теплоты, поглощаемое данной жидкостью при испарении. При конденсации выделится точно такое же количество теплоты, которое поглотилось при испарении.
Видео по теме

Совет 3: 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.
Видео по теме
Источники:
  • как вычислить изменение энтропии в реакции
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500
к
Honor 6X Premium
новая премиальная версия
узнать больше