Picture6 (2)

56

A U Wadiahm

W przypadku gazu doskonałego:

dU = nC_vdT= dW_aii,_ah(„

Adiabatyczne rozprężenie gazu powoduje obniżenie jego temperatury. Układ wykonuje pracę kosztem zmniejszenia jego energii wewnętrznej. Adiabatyczne sprężenie gazu spowoduje zwiększenie energii wewnętrznej i wzrost temperatury. Podane prawa pozwalają na obliczanie wielkości pracy wykonanej przez układ na otoczeniu, lub na odwrót, przez otoczenie na układzie oraz obliczanie wielkości spadku lub wzrostu temperatur}'.

Termochemia

Termochemia zajmuje się oznaczaniem efektów cieplnych reakcji. Efekt cieplny reakcji jest to ilość ciepła wymienionego pomiędzy układem reagującym a otoczeniem. Efekt zależy od warunków biegu przemiany, w tym od ciśnienia, objętości, temperatury początkowej i końcowej układu, rodzaju substratów i produktów', stopnia zaawansowania reakcji.

Celem dokładniejszego oznaczania efektu cieplnego reakcji chemicznej biegnącej przy stałym ciśnieniu, czyli celem oznaczenia jej entalpii AH, wprowadzono standaryzację efektów cieplnych, w tym standaryzację efektów czystych reagentów oraz standaryzację tworzenia mieszaniny reakcyjnej (np. roztworu). Standardowa entalpia reakcji stanowi zmianę entalpii układu, w którym sub-straty w standardowych stanach i ilościach stechiometrycznych przechodzą w stałej temperaturze T i przy stałym ciśnieniu p w' produkty w stanach standardowych, w ilościach stechiometrycznych. Standardową entalpię oznacza się jako A//°. Wyróżnia się tutaj temperaturę standardowy reakcji oraz standardowe ciśnienie (szczególnie, gdy chodzi o reakcje w fazie gazowej).

Przykłady standardowych reakcji przy ciśnieniu p— 1 bar i T =298,15 K (symbol „g” oznacza gaz):

N₂(_B) + 3 H_2(g) = 2 NH_3(g)    A/f° = -91,44 kJ • mol'¹

C₍adiabai.) + 0_2(g) = C0_2(g)    AH° = -395,59 kJ ■ mol ¹

Ujemne wartości AH° świadczą o większym lub mniejszym spadku energii wewnętrznej układów.

Prawo Hessa

Prawo to wiąże się z I zasadą termodynamiki i ma następujące brzmienie: jeśli proces jest izochoryczny (F=const) lub izobaryczny (p = const) i gdy nie ma pracy nieobjętościowej, wówczas efekt cieplny przemiany nie zależy od drogi przemiany, a tylko od stanu początkowego i końcowego układu.

Przykładem takiego procesu może hyć spalanie węgla (diamentu) ( , di-nen (),,„) do C()i_(g) (s ciało stale, g ga/). W stanic początkowym istnieje układ C_(t) t (>2{y), a w stanie końcowym CO.,,,., Istnieje też stan pośredni, w kloryii tworzy się CO(_g). Występuje cykl reakcji:

I C_w + '/:    = CO_(g),

2.    CO_(g) + Vi 0₂,_(g) = C02(_g), oraz sumarycznie:

3.    Cw + O: = C0_2(g).

W temperaturze standardowej 298,15 K. zmierzona entalpia standardowa u akcji 3 A//°j = -395,59 kJ • mol ', natomiast reakcji 2 AH^{\    -291,93 k.l mol

Można stąd wyliczyć entalpię A//| etapu pierwszego, tj. reakcji I, odejmująi " A//°j entalpię AH\\ -395,59 + 291,93 = -103,66 kJ mol '. I ntalpie poszczt gólnych etapów dodają się do siebie, dając elekt całkowity, tutaj A//", reakcji ¹

Standardowa entalpia A//" dotyczy przemian izobarycznych. t| biegnąc)' przy stałym ciśnieniu. W przypadku przemian izoehorycznych, biegnący b pi stałej objętości, wykorzystuje się standardową energię A U".

W praktyce chemicznej wykorzystuje się najczęściej A//" do ocen) elektor cieplnych reakcji, w tym np. reakcji spalania reagentów i ich tworzenia

II zasada termodynamiki

I zasada termodynamiki dotyczny efektów energetycznych przemian f u treści wynika, że wzrost energii jakiegoś układu musi się równać spadków energii jakiegoś innego układu lub otoczenia. Bilans taki jest równy zeru. II /. sadu termodynamiki określa natomiast kierunek przemian. Wyróżnia się pr -< miany spontaniczne, biegnące samorzutnie, oraz niesponlaniez.no, biegnące pi/ pobieraniu energii z zewnątrz. Ciepło przepływa samorzutnie od układu o wy. szej temperaturze do układu o niższej temperaturze. Wzrost temperatury mu) się odbywać tylko przy dopływie energii do układu. Podobnie jest / przyroslan i spadkami ciśnienia, wyrównywaniem stężeń (dyfuzją, osmozą), /miany tempi ratury i ciśnienia, czy też. np. procesy dyfuzji, odbywają się aż do moment ustalenia się w układzie izolowanym określonego stanu równowagi.

Naturalną cechą układów jest przechodzenie ze stanu uporządkowania w sin nicuporządkowania, co najlepiej można wyjaśnić na przykładzie gazów, (id gaz w cylindrze przesuwany jest np. za pomocą tłoka, wtedy cząsteczki lep gazu wykazują pewne uporządkowaniu w kierunku swego ruchu. Jednak po zi trzymaniu ruchu tłoka cząsteczki na skutek wzajemnych zderzeń zmieniają kii runki swego ruchu na przypadkowe i nieuporządkowane Zjawisko wzrostu ni* uporządkowania występuje w układzie tueizolowanym od otoczenia kicninc przemian od stanu uporządkowania do stanu nicuporządkowania można określ