Выберите уравнение закона кирхгофа термодинамика

9. Закончите высказывание При приближении температуры к абсолютному нулю теплоемкость правильного кристалла чистого вещества Выберите один ответ. стремится к максимуму b. также стремится к нулевому значению c. становится равной единице d. принимает постоянное значение, характерное для данного вещества e. равна универсальной газовой постоянной Правильный ответ также стремится к нулевому значению. Зависимость теплоемкости органического вещества от температуры выражается эмпирическим уравнением
Выберите один ответ. СР = а/Т + в/Т2+ с/Т3
b. СР = а + вТ+ сТ2 c. СР = С + TR
d. СР = аТ + вТ2+ сТ3

e. СР = С + Правильный ответ СР = а + вТ+ сТ2 11. Что общего между теплотой и работой?
Выберите один ответ. — Обе являются характеристическими функциями b. — Обе являются функциями пути c. — Обе являются функциями состояния d. — Ничего общего Правильный ответ — Обе являются функциями пути. На рисунке приведена зависимость теплового эффекта некоторой реакции от температуры. Как зависят от температуры теплоемкости продуктов и исходных веществ в этой реакции?
Выберите один ответ. Сумма теплоемкостей продуктов больше суммы теплоемкостей исходных веществ b. Сумма теплоемкостей продуктов меньше суммы теплоемкостей исходных веществ https://psv4.userapi.com/c848224/u126313039/docs/d3/…4PBWEHY6dZjmjSo3hH7vjGRMJS0FwoPl-kI-4jI0Lyj4h3_sBV
18.10.2019, Стр. 3 из 43

g. объем системы h. внутренняя энергия

Правильный ответ Теплота, работа. Система совершает работу против внешних сил. Какое численное значение может иметь эта работа?
Выберите один ответ. Минус 40 кГц b. 40 кДж c. Минус 40 кДж/К
d. Минус 40 кДж e. 40 кГц f. 40 кДж/К
Правильный ответ 40 кДж
16. Для некоторого вещества известны теплоты кристаллизации (30 КДж/моль) и сублимации (минус 50
КДж/моль). Определите теплоту кипения данного вещества.
Ответ введите цифрами.
Размерность (КДж/моль) не указывайте. В случае, если ответ является отрицательным числом, передним поставьте знак минус без пробелов.
Правильный ответ 80 17. Вычислите работу расширения 1 моля идеального газа,
если известно, что процесс протекает в изобарных условиях (1 атм, а объем газа изменяется с 2 дом атм считать равной 100 000 Па.
Ответ введите цифрами.
Размерность (Дж) не указывайте. Правильный ответ 2000 18. Выберите все верные высказывания
Выберите один или несколько ответов. -Термодинамической системой называют реально или мысленно отделенную от всего окружающего (от внешней среды) группу тел или отдельное тело. -Термодинамическая система может иметь различные размеры – от нескольких молекул до вселенной в целом c. -Термодинамика рассматривает макроскопические свойства тел без учета их внутренней структуры. Правильный ответ:
-Термодинамической системой называют реально или мысленно отделенную от всего окружающего (от внешней среды) группу тел или отдельное тело.,
-Термодинамика рассматривает макроскопические свойства https://psv4.userapi.com/c848224/u126313039/docs/d3/…4PBWEHY6dZjmjSo3hH7vjGRMJS0FwoPl-kI-4jI0Lyj4h3_sBV
18.10.2019, Стр. 5 из 43

a. может идти только в обратном направлении независимо от противодействующей силы b. можно развернуто обратить вокруг бесконечно малой переменной путем применения противодействующей силы c. может развернуть в обратную сторону путем бесконечно малого изменения противодействующей силы d. может идти,как в прямом, таки в обратном направлении
Правильный ответ может развернуть в обратную сторону путем бесконечно малого изменения противодействующей силы. Определите тепловой эффект реакции C6H12O6(твα)+
C6H12O6(твβ)=С12Н22О11(тв)+Н2О(ж) при стандартных условиях, если известны стандартные теплоты сгорания исходных и конечных веществ:
ΔсН298 о(С12Н22О11(тв)) = -кДж,
ΔсН298 о(Н2О(ж)) = 0кДж,
ΔсН298 отв -2802кДж,
ΔсН298 отв) = -2808кДж.
Ответ приведите в кДж. Введите только число, размерность указывать не нужно.
Правильный ответ 37 36. Какое из веществ является простым:
Выберите один ответ. Аморфный углерод b. Фуллерен c. Графен d. Алмаз e. Графит
Правильный ответ Графит. Начало температурной шкалы Кельвина совпадает с
____
Выберите один ответ. температурой кипения воды b. температурой плавления льда c. абсолютным нулём d. температурой кристаллизации ртути
Правильный ответ абсолютным нулём
38. От системы отводится некоторое количество теплоты.

Какое численное значение может иметь эта теплота?
Выберите один ответ. 10 кДж b. Минус 10 кДж https://psv4.userapi.com/c848224/u126313039/docs/d3/…4PBWEHY6dZjmjSo3hH7vjGRMJS0FwoPl-kI-4jI0Lyj4h3_sBV
18.10.2019, Стр. 10 из 43

c. форма беспорядка в частицах за счет температурного перехода энергии d. характеристическая функция e. форма перехода энергии за счет неупорядоченного движения частиц Правильный ответ форма перехода энергии за счет неупорядоченного движения частиц. При приближении температуры к абсолютному нулю теплоемкость правильного кристалла чистого вещества
____________
Выберите один ответ. также стремится к нулевому значению b. равна R, что следует из уравнения СР = С + R
c. равна а, что следует из уравнения теплоемкости СР = а +
вТ+ сТ2
d. равна С, что следует из уравнения СР = С + Правильный ответ также стремится к нулевому значению. На рисунке приведены зависимости суммарных энтропий исходных веществ и продуктов для некоторой реакции от температуры.

Как зависит от температуры тепловой эффект этой реакции?
Выберите один ответ. Тепловой эффект реакции повышается с ростом Т. Поданному графику невозможно сделать вывод о влиянии температуры на тепловой эффект c. Тепловой эффект реакции уменьшается с ростом Т. Тепловой эффект реакции с ростом Т сначала повышается, затем понижается e. Тепловой эффект реакции не зависит от температуры f. Тепловой эффект реакции с ростом Т сначала понижается,
затем возрастает
Правильный ответ Поданному графику невозможно сделать вывод о влиянии температуры на тепловой эффект. Формула для вычисления работы расширения https://psv4.userapi.com/c848224/u126313039/docs/d3/…4PBWEHY6dZjmjSo3hH7vjGRMJS0FwoPl-kI-4jI0Lyj4h3_sBV
18.10.2019, Стр. 12 из 43

d. Адиабатической термодинамической системой e. Открытой термодинамической системой
Правильный ответ Закрытой термодинамической системой. Определите, какое количество теплоты необходимо для нагревания 6 моль вещества от минус 15 до плюс 15 оС,
если известно, что при начальной температуре вещество находится в твердом состоянии, а при минус 10 оС
вещество плавится. Известна теплота плавления 7,4 кДж/
моль. Известны теплоемкости вещества в твердом и жидком состояниях – соответственно, 3 и 5 Дж/(мольК)
Ответ укажите в Дж.
Ответ введите цифрами.
Введите только число, размерность (Дж) не указывайте. Правильный ответ 45240 51. Для некоторого вещества известны теплоты кристаллизации (20 КДж/моль) и конденсации (45 КДж/
моль). Определите теплоту сублимации данного вещества.
Ответ введите цифрами.
Размерность (КДж/моль) не указывайте.
В случае, если ответ является отрицательным числом, передним поставьте знак минус без пробелов.
Правильный ответ -65 52. На рисунке приведены зависимости суммарных теплоемкостей исходных веществ и продуктов для некоторой реакции от температуры.

Тепловой эффект. Уравнение Кирхгофа

Вы будете перенаправлены на Автор24

Что такое тепловой эффект

Тепловым эффектом E процесса называют сумму количества теплоты, которое отдала система ($Q’$) в этом процессе и теплового эквивалента работы ($\tilde$), элемент которой равен:

\[\widetilde<\delta A>=\delta A-pdV\ \left(1\right),\]

где $\delta A$- элементарная полная работа системы, $pdV$ — работа расширения.

Можно записать, что $E=-Q$, где $Q$ — количество теплоты, подведенное к системе, тогда в соответствии с первым началом термодинамики, получим:

где $\triangle U=U_2-U_1$ — изменение внутренней энергии системы, $p$ — давление, $V$ — объем.

Понятие теплового эффекта часто применяется в термохимии. Тепловым эффектом химической реакции является количество тепла, которое выделяется в ходе этой реакции. Если тепло выделяется, то реакция называется экзотермической, если поглощается — эндотермической. Принято считать, что в экзотермической реакции $E>0$, в эндотермической — $E

Предположим, что химическая реакция протекает при $V=const$. В таком случае тепловой эффект реакции $E_V$ рассчитывается как:

В том случае, если реакция проходит при постоянном давлении, то выражение для теплового эффекта (3) удобнее записать, используя тепловую функцию (энтальпию — H):

В таком случае тепловой эффект реакции при $p=const$ равен:

Уравнения (4) и (5) показывают нам, что тепловой эффект реакции при изохорном и изобарном процессах не зависит от хода (промежуточных стадий) реакции, а определяется начальным и конечным состояниями системы. Это формулировка закона Гесса — первый закон термохимии. Если начальные и конечные продукты реакции — твердые или жидкие, то $E_p$ и $E_V$ почти не отличаются друг от друга. Это происходит из-за неизменности объема системы. В реакциях с газообразными составляющими в виду существенной переменности объема тепловые эффекты $E_p$ и $E_V$ существенно отличаются, чаще всего рассматривают тепловой эффект при постоянном давлении. При заданной температуре тепловой эффект реакции $E_p$ практически (а в идеальном газе совсем) не зависит от внешнего давления (которое поддерживают постоянным). Тепловой эффект определённый при t=250C и p=760 мм рт.ст. считается стандартным.

Из закона Гесса вытекают следствия, которые упрощают расчет химических реакций, в системе при $p=const$ или $V=const$:

1. тепловой эффект реакции разложения химического соединения численно равен и противоположен по знаку тепловому эффекту реакции синтеза этого соединения из продуктов разложения;
2. разность тепловых эффектов двух реакций, приводящих из разных состояний к одинаковым конечным состояниям, равна тепловому эффекту реакции перехода из одного начального состояния в другое;
3. разность тепловых эффектов двух реакций, приводящих из одного исходного состояния к разным конечным состояниям, равна тепловому эффекту реакции перехода из одного конечного состояния в другое.

Закон Гесса позволяет оперировать термохимическими уравнениями, как алгебраическими. Зависимость количества теплоты, выделяющейся в реакции (E) от теплового эффекта реакции (Eo) и количества вещества (nb) одного из участников реакции (вещества b — исходного вещества или продукта реакции), выражается уравнением:

Здесь $\ <\nu >_b$— количество вещества b, задаваемое коэффициентом перед формулой вещества b в термохимическом уравнении.

Уравнение Кирхгофа

Большинство термохимических данных в справочниках приведено при температуре 298К. Для расчета тепловых эффектов при других температурах используют уравнения Кирхгофа. Уравнения Кирхгофа записываются для изохорного $(E_V)$ и изобарного $<(E>_p)$ тепловых эффектов. В дифференциальной форме они имеют вид:

В уравнениях (10) и (9) $C_V$, $C_p$- теплоемкости вещества при соответствующих процессах (изобарном и изохорном).

В интегральной форме уравнение Кирхгофа для энтальпии имеет вид:

где $\triangle C_p=\sum\limits_j<<\nu >_jC_p(B_j>)-\sum\limits_i<<\nu >_iC_p(A_i>)$ — разность изобарных теплоемкостей продуктов реакции и исходных веществ. Уравнением (11) в химии пользуются чаще всего.

Задание: Напишите выражение для расчета изменения стандартной энтальпии реакции.

Основой для решения поставленной задачи является закон Гесса.

Закон Гесса позволяет оперировать термохимическими уравнениями, как алгебраическими. Поэтому мы можем записать:

\[\triangle H=\sum\limits_j<<\nu >_j>H\left(B_j\right)-\sum\limits_i<<\nu >_i>H\left(A_i\right)\ \left(1.1\right),\]

где $B_j$ — продукты реакции, $A_i$- исходные вещества. Так как в задаче требуется записать формулу для расчета стандартной энтальпии. Необходимо отметить, что все энтальпии, которые записаны в уравнении (1.1), берутся при температуре T=298 K. Иногда это пишут непосредственно в формуле.

Задание: По приведенным ниже химическим уравнениям вычислите тепловой эффект реакции (E) образования 1 моль $_2O_<3\ >$при стандартных условиях из $Fe$ и $O_2$.

1. $2Fe+O_2=2FeO,\ H\left(298K,\ 1\right)=-529,6\ кДж$
2. $4FeO+O_2=2_2O_3,\ H\left(298K,\ 2\right)=-585,2\ кДж$

Таким образом, необходимо рассчитать тепловой эффект образования 1 моль оксида железа ($_2O_3$) в реакции:

Получается, что из двух реакций, приведенных в условиях задачи, необходимо сформировать реакцию (2.1). Для этого разделим коэффициенты в реакции (2) на 2 и сложим с химическим уравнением (1), таким образом, получим:

Проведем сокращения, получим уравнение реакции:

Мы получили уравнение (2.1)

Так как приведенная выше последовательность манипуляций с химическими уравнениями 1 и 2 из условий задачи привела нас к требуемому уравнению (2.1), то проведя аналогичную схему действий с тепловыми эффектами, мы получим тепловой эффект реакции (2.1). Мы помним, что все процессы протекают в стандартных условиях, то есть при T=298K. Таким образом, получаем:

где цифры в скобках обозначают номер химической реакции. Проведем расчет:

\[E\left(3\right)=-529,6+0,5\cdot \left(-585,2\right)=-822,2\ \left(кДж\right).\]

Ответ: Тепловой эффект реакции -822, 2 кДж.

Получи деньги за свои студенческие работы

Курсовые, рефераты или другие работы

Автор этой статьи Дата последнего обновления статьи: 26 11 2021

Тепловой эффект. Уравнение Кирхгофа

Тепловой эффект E процесса – это сумма количества теплоты, которую отдала система Q ‘ в этом процессе, и теплового эквивалента работы A

, элемент которой равняется:

= δ A — p d V ( 1 ) , где δ A считается элементарной полной работой системы, p d V – работой расширения.

Тогда получим, что:

Разрешается записать в виде E = — Q с Q , обозначающей количество теплоты, подведенное к системе. Согласно первому началу термодинамики:

E = — ∆ U — ∫ 1 2 p d V ( 3 ) , где ∆ U = U 2 — U 1 является изменением внутренней энергии системы, p – давлением, V – объемом.

Тепловой эффект применяется в термохимии. Тепловым эффектом химической реакции считается количество тепла, выделяемое в ходе данной реакции. При выделении теплоты реакция получила название экзотермической, при поглощении – эндотермической. Считается, что уравнение экзотермической реакции характеризуется E > 0 , а эндотермической –

Допустим, имеется химическая реакция, протекающая при V = c o n s t . Это говорит о тепловом эффекте реакции E V , который необходимо рассчитывать по формуле:

E V = U 1 — U 2 ( 4 ) .

Если прохождение этой реакции обусловлено наличием постоянного давления, то выражение ( 3 ) с использованием тепловой функции запишется:

H = U + p V ( 5 ) , E = H 1 — H 2 + ∫ 1 2 V d p ( 6 ) , то случай говорит о наличии теплового эффекта реакции с p = c o n s t :

E p = H 1 — H 2 ( 7 ) .

По уравнениям ( 4 ) , ( 5 ) видно прохождение теплового эффекта при изохорном и изобарном процессах в не зависимости от ее хода реакции (промежуточных стадий). Он определяется начальным и конечным состоянием системы. Данная формулировка получила название закона Гесса – первого закона термохимии. При твердых или жидких начальных и конечных продуктах реакции значения E p и E V практически аналогичны. Это происходит по причине неизменности системы. Реакции, имеющие газообразные составляющие, в виду существенной переменности объема тепловые эффекты E p и E V значительно отличаются, а тепловой эффект рассматривается при постоянном давлении. Наличие заданной температуры теплового эффекта E p почти не зависит от внешнего давления, которое является постоянным для данного процесса. Тепловой эффект, который определяется при t = 25 ° C и p = 760 м м р т . с т . называют стандартным.

Из закона Гесса вытекают следствия, упрощающие расчет химических реакций, в системах с p = c o n s t или V = c o n s t :

1. Тепловой эффект реакции разложения химического соединения численно равен и противоположен по знаку тепловому эффекту реакции синтеза этого соединения из продуктов разложения.
2. Разность тепловых эффектов двух реакций, приводящих из разных состояний к одинаковым конечным состояниям, равняется тепловому эффекту реакции перехода из одного начального состояния в другое.
3. Разность тепловых эффектов двух реакций, приводящих из одного исходного состояния к разным конечным состояниям, равна тепловому эффекту реакции перехода из одного конечного состояния в другое.

Закон Гесса позволяет использовать термохимические уравнения в качестве алгебраических. Зависимость количества теплоты, которая выделяется в реакции E от теплового эффекта реакции E o , и количества вещества n b одного из участников реакции( вещества b в качестве исходного вещества или продукта реакции), выражается при помощи уравнения:

E = n b v b E 0 ( 8 ) , где v b — является количеством вещества b , задаваемое коэффициентом перед формулой вещества b в химическом уравнении.

Уравнение Кирхгофа

Большинство термохимических данных в справочниках приведено при температуре 298 К . Чтобы рассчитать тепловые эффекты, обладающие другими температурами, применяют уравнения Кирхгофа. Они записываются для изохорного E V и изобарного E p тепловых эффектов. Дифференциальная форма приобретает вид:

∂ E V ∂ T V = ∂ U 1 ∂ T V — ∂ U 2 ∂ T V = C V 1 — C V 2 = — ∆ C v ( 9 ) , ∂ E p ∂ T p = ∂ H 1 ∂ T p — ∂ H 2 ∂ T p = C p 1 — C p 2 = — ∆ C p ( 10 ) .

В ( 10 ) , ( 9 ) имеется C V , C p , являющиеся теплоемкостями веществ при соответствующих процессах.

Уравнение Кирхгофа для энтальпии изображается в интегральной форме вида:

H T 2 = H T 1 + ∫ T 1 T 2 ∆ C p T d T ( 11 ) , где ∆ C p = ∑ i v j C p B j — ∑ v i C p A i i считается разностью изобарных теплоемкостей продуктов реакции и исходных веществ. Зачастую выражение ( 11 ) применяют в химии.

Примеры задач на вычислыние теплового эффекта

Записать выражение для расчета изменения стандартной энтальпии реакции.

Для решения задания необходимо взять за основу закон Гесса.

Именно он способствует оперированию термохимическими уравнениями как алгебраическими. Получаем, что запись принимает вид:

∆ H = ∑ j v j H B j — ∑ i v i H A i ( 1 . 1 ) , с B j , являющейся продуктами реакции, A i – исходными веществами. В задании требуют записать формулу для расчета стандартной энтальпии. Отметим, что все энтальпии, записанные уравнениями ( 1 . 1 ) , выбираются при температуре T = 298 К . Реже это фиксируется в самой формуле.

Даны химические уравнения. Произвести вычисление теплового эффекта реакции E образования 1 моль F e 2 O 3 при стандартных условиях из F e и O 2 .

1 . 2 F e + O 2 = 2 F e O , H 298 К , 1 = — 529 , 6 к Д ж ; 2 . 4 F e O + O 2 = 2 F e 2 O 3 , H ( 298 К , 2 ) = — 585 , 2 к Д ж .

По условию видно, что следует рассчитать тепловой эффект образования 1 моль оксида железа F e 2 O 3 реакции вида:

3 . 2 F e + 1 , 5 O 2 = F e 2 O 3 ( 2 . 1 ) .

Из двух данных реакций, следует сформировать реакцию ( 2 . 1 ) . Далее нужно разделить коэффициенты в ( 2 ) на 2 и произвести сложение с ( 1 ) . Отсюда:

2 F e + O 2 + 2 F e O + 0 , 5 O 2 = 2 F e O + F e 2 O 3 ( 2 . 2 ) .

Проведем преобразование (сокращение):

2 F e + 1 , 5 O 2 = F e 2 O 3 .

Было получено уравнение ( 2 . 1 ) :

Выше перечисленная последовательность действий с уравнениями привела к необходимому ( 2 . 1 ) . При проведении аналогичной схемы действий с тепловыми эффектами, будет результат эффекта реакции ( 2 . 1 ) . Протекание всех процессов обусловлено стандартными условиями, то есть при T = 298 К . Следовательно формула примет вид:

E 3 = H ( 1 ) + 0 , 5 H ( 2 ) ( 2 . 3 ) , где находящиеся в скобках цифры обозначают номер химической реакции. Рассчитаем и получим:

E 3 = — 529 , 6 + 0 , 5 · — 585 , 2 = — 822 , 2 ( к Д ж ) .

Ответ: тепловой эффект реакции равняется — 822 , 2 к Д ж .