Самооценки, въпроси за селективност, анимации, цели предмети от 1, 3, 4 от ESO и 1 и 2 от бакалавър по биология геология. Пълни предмети от 1, 2, 3 и 4 от ESO по физика и химия и 2 бакалавър по химия. Подсилващи теми по математика и испански език
27 февруари 2016 г.
ХИМИЯ 2º. ТЕРМОХИМИЯ
2. ПРЕЗЕНТАЦИИ 
Термохимия 1
Термохимия 2
Термохимия 3
Термохимия 4
Термохимия 5
Термохимия 6
3. ВЪВЕДЕНИЕ
Във всяка химическа реакция винаги има поглъщане или освобождаване на енергия. Това обаче не е напълно правилно, тъй като енергията нито се създава, нито се унищожава, а само се трансформира, следователно това, което се случва при химична реакция, е преобразуването на химическата енергия (свързано с образуването и разкъсването на химическите връзки) в други видове енергия и обратно.
Съществува и връзка между приноса или освобождаването на енергия в дадена химична реакция и тенденцията тя да възникне спонтанно, което също ще изучаваме в цялата тази тема.
Термохимията е частта от химията, която е отговорна за изследването на енергийния обмен на химическа система с външната страна.
Има химически системи, които се развиват от реагенти до продукти, отделящи енергия. Те са екзотермични реакции.
Други химически системи се развиват от реагенти до продукти, изискващи енергия. Те са ендотермични реакции.
3.1. Променливи на състоянието
Те са количества, които могат да варират в процеса (например в хода на химична реакция)
Примери:
· Налягане.
Температура.
· Сила на звука.
· Концентрация.
3.2. Държавни функции
Те са променливи на състоянието, които имат уникална стойност за всяко състояние на системата.
Неговата вариация зависи само от началното и крайното състояние, а не от разработения път.
Те са държавни функции: Налягане, температура, вътрешна енергия, енталпия.
НЕ са: топлина, работа.
4. ТЕРМОДИНАМИЧНА НОМЕНКЛАТУРА
4.1. Видове системи
Термодинамиката е частта от физиката, която изучава връзката между топлината и работата. Споменатата наука разбира от термодинамична система, че част от Вселената се отделя отвън чрез реални или въображаеми повърхности. Има няколко вида системи:
- Изолирани: Те не обменят материя или енергия.
- Затворено: Те обменят енергия, но не и материя.
- Отворено: Те обменят материя и енергия с околната среда.
Всички енергии на системата (механични, калорични, електрически и т.н.) могат да се трансформират една в друга. Тези, които ни интересуват най-много, са механични и калорични. Работата и топлината могат да се трансформират взаимно, те са едно и също нещо: енергия. Тъй като системите могат да получават или дават както енергия, така и работа, трябва да се установи термодинамичен критерий за знаци, който е този, представен на фигурата вдясно.
Работата се измерва в джаули, а топлината в калории (количеството топлина, необходимо за повишаване на температурата на 1 g вода от 14,5 ° C на 15,5 ° C). Еквивалентността между двете е:
Ще определим по-долу поредица от термодинамични променливи, необходими за развитието на тази тема:
4.2. Моларен топлинен капацитет
Топлинният капацитет на тяло с маса m е количеството топлина, необходимо за повишаване на температурата му с един градус по Целзий.
Те представляват особен интерес:
Да предположим, че буталото се движи с една боя:
АНИМАЦИИ
4.4. Топлина на реакция
В затворена термодинамична система, в която протича реакция:
има прекъсване на връзките и образуване на други, така че ще има вариация във вътрешната енергия на системата.
Топлината на реакцията е количеството топлинна енергия, от което системата трябва да се откаже или да поеме, така че температурата да остане постоянна през целия процес на химична реакция.
Ако външната среда получава енергия, реакцията се нарича екзотермична и ако системата абсорбира енергия, тя се нарича ендотермична. При екзотермичните реакции е необходимо по-малко топлина за разкъсване на връзките, които се отделят при образуването на нови, а при ендотермичните реакции се получава обратното, за разкъсването на връзките е необходимо повече топлина, отколкото при образуването на нови.
Според термодинамичния критерий на признаците за екзотермична реакция топлината на реакцията ще бъде отрицателна, а за ендотермична - положителна.
Ако реакцията е с постоянен обем: DU = Qv
Реакциите от този тип могат да бъдат:
Сега, за да сравним топлината на различните реакции, е необходимо да знаем при какви условия те протичат и физическото състояние на различните компоненти на реакцията (газ, течност или твърдо вещество). За това се дефинират стандартно състояние или стандартни условия, които съответстват на най-стабилната физическа форма на всяко чисто тяло при налягане от 1 атм и 25 ° С (за разлика от нормалните условия, които се наблюдават при налягане от 1 атмосфера и температура от 0 ° С).
Енталпиите, определени при стандартни условия, се наричат стандартни енталпии и са представени по следния начин: Hº.
ΔH това зависи от количеството вещество, което се образува или произвежда. Следователно, ако се коригира чрез поставяне на двойни коефициенти, ще е необходимо да се умножиΔH с 2, тъй като двойно повече вещество реагира и логично два пъти повече Енергия:
Да предположим, че затворена система, която се превръща от състояние 1 в състояние 2 и която по време на процеса получава количество топлина Q и работи W.
Първият принцип на термодинамиката казва: "Количеството обменяна енергия остава постоянно, независимо от извършената трансформация, като е равно на общото изменение на енергията в системата".
където ∆U е така наречената вариация на вътрешната енергия, Q топлината и W работата, обменяна от системата с околната среда. Имайте предвид, че отрицателният знак за работа идва от гореспоменатия термодинамичен критерий за знаци.
Вътрешната енергия на системата е сумата от енергиите, притежавани от микроскопичните частици, от които тя е съставена, тоест всички кинетични и потенциални енергии, свързани с нейните съставни частици. Следователно вътрешната енергия се влияе от енергии като топлинна енергия, химическа енергия, енергия на вътрешните електрони на всеки от атомите и ядрена енергия.
В най-често срещаните физични и химични процеси тези два последните обикновено не се намесват, така че като не ги променят, варирането на вътрешната енергия ще съвпадне със съвместното изменение на топлинната и химическата енергия.
Абсолютната стойност на вътрешната енергия на системата не може да бъде известна, а само нейните вариации в даден процес.
Вътрешната енергия, U, е функция на състоянието, т.е. нейната стойност зависи само от началното и крайното състояние на системата, а не от пътя, по който се преминава от едното към другото. Напротив, топлината и работата не са функция на състоянието, тяхната числена стойност зависи както от първоначалните и крайните условия, така и от междинните състояния, достигнати да преминат от едно състояние в друго.
Ще приложим това уравнение към някои конкретни случаи:
Ако системата извършва циклични трансформации (т.е. системата се развива към същото начално състояние):
Това е обменът на енергия в затворен съд, който не променя обема си.
Ако V = константа, тоест DV = 0 W = 0
Повечето химически процеси протичат при постоянно налягане, обикновено атмосферно.
В този случай, като p = cte, е удовлетворено, че W = - p · DV (отрицателният знак се дължи на приетия критерий за знака). Ако DV> 0, системата работи към околната среда и следователно губи енергия.
ако решим за стойността на Qp:
Обменената енергия под формата на топлина в процес при постоянно налягане е равна на промяната в енталпията по време на трансформацията и зависи само от крайното и началното състояние (това е функция на състоянието).
Много физични и химични процеси протичат при тези условия (при постоянно налягане), така че варирането на топлината и енталпията са еквивалентни термини.
Ако налягането не остане постоянно, тогава:
В термохимията стойността на R обикновено се приема в единици от международната система. Вече знаете, че R = 0,082 atm · l · mol-1 · K-1. Определете стойността на R в S.I с неговите единици (Не забравяйте, че атмосферата е еквивалентна на налягането, упражнявано от 76 cm живачен стълб с плътност 13546 kg · m - 3).
Пример 1:
Определете вариацията на вътрешната енергия за процеса на горене на 1 мол пропан при 25 ° C и 1 атм, ако варирането в енталпията при тези условия е -2219,8 kJ.