Закон термодинамики Лекция курса «Общая и неорганическая химия»



Pdf көрінісі
Дата02.04.2019
өлшемі1.49 Mb.
түріЗакон

Элементы  

химической термодинамики 

(1) 

Первый закон термодинамики 

Лекция курса 



«Общая и неорганическая химия»

  

для 11-х классов СУНЦ 



Джозеф Блэк (1728-1799)  

Теплота и температура 



Паровоз «Ракета» (1814) 

Джорджа Стефенсона,  

[Стивенсон (Stephenson) ]  

Паровоз (1834) 

Мирона (сын) и 

Ефима Черепановых  

http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/087/095.htm 

Тепловые машины  


Русские позиции на Бородинском поле     

(Самокиш Н.) 

http://www.sgu.ru/rus_hist/img/x1-z113.jpg 


  

Корабельная пушка, 1719 год.  

     Подлинная 3-фунтовая пушка на корабельном станке.  

На стволе надписи: "1719. Вылито в Санкт-Петербурге  

из меди финляндской контрибуции", ниже "За веру и верность"  

http://piratghostship.narod.ru/col.html 



Тепловые машины  

Уильям Томсон (лорд Кельвин с 1892) (1824-1907)  

thermodynamics

 

«термодинамика»



 

Рудольф Юлиус Эмануэль Клаузиус (1822-1888)  

Mechanische Warmetheorie

 

 



«механическая теория тепла»

  


 

Химическая термодинамика – наука  

о зависимости направления и пределов 

превращений веществ от условий,  

в которых эти вещества находятся.  

  

 


К.п.д тепловой машины? 

К.п.д. тепловой машины(1824)  

Николя́ Леона́р Сади́ 

Карно́ (

фр.


 Nicolas 

Léonard Sadi 

Carnot; 1796  — 1832),  

Термодинамические системы  

Конкретный объект термодинамического 



исследования

 

называют термодинамической 



системой или просто системой, выделенной из 

окружающего мира реально существующими 

или воображаемыми поверхностями 

 


Термодинамические системы 

Открытые  

Закрытые

  

Изолированные

  


Свойства равновесных процессов 

  

1. Бесконечно малая разность действующих и 



противодействующих сил.  

  2. Бесконечно медленное течение процесса, связанное с 

бесконечно малой разностью действующих сил и бесконечно 

большим числом промежуточных состояний.  

  3. Абсолютные значения работ прямого и обратного процессов 

одинаковы.  

  4. Изменение внешней силы на бесконечно малую величину 

меняет направление процесса на обратный.  

  5. Пути прямого и обратного процессов совпадают.  

Старт «Энергия-Буран" 15.11.1988 

http://www.buran.ru/htm/video.ht 

Start01.avi 



Условно-равновесный процесс 

(start02.avi) 



Первый закон термодинамики

  

         Первый закон термодинамики – одна 

из форм закона сохранения энергии.  

          Его формулировки: 

   1. Энергия не создается и не 

уничтожается.  

   2. Вечный двигатель (perpetuum mobile) 

первого рода невозможен.  

    3. В любой изолированной системе 

общее количество энергии постоянно.  


Юлиус Роберт Майер (1814-1878)

  

  



 

                   



Джоуль (Joule) Джеймс Прескотт (1818-1889) 

Мешалка Джоуля 

Емкости для 

 

созревания



 

Пища и пробег  

(Леенсон И.А. Химические реакции: Тепловой эффект, равновесие, скорость. – М., 2002) 

 


Герман Иванович Гесс (1802-1850) 

 

(Жермен Анри или Герман Генрих) 



        

Закон «постоянства сумм тепла»  

 

   Г.И.Гесс огласил в докладе  



на Конференции Академии наук 27 марта 1840 г. : 

    


«Когда образуется какое-либо химическое соединение,  

    то при этом всегда выделяется одно и то же  

    количество тепла независимо от того,  

    происходит ли образование этого соединения  

    непосредственно или же косвенным путем  

    и в несколько приемов».  

 

Современная формулировка:  



«Тепловой эффект реакции зависит только  

от начального и конечного состояния веществ  

и не зависит от промежуточных стадий процесса».  


Энтальпи’я

  

        Работа, совершаемая химической реакцией  

    при постоянном давлении, состоит из изменения 

внутренней энергии и работы расширения: 

   

 



Q

p

 = 



U + p



      


Функция состояния в изобарном процессе называется 

энтальпи’я (от греч. ―энтальпо‖ – нагреваю) : 

   


 



Q



p

 = 



H = 



U + p



  Другое определение: разность энтальпий в двух 

состояниях системы равна тепловому эффекту 

изобарного процесса.  


О работе расширения… 

 



H = 



U + 



p





Tir110830-uch2-t-V1     02:06 

 


О работе расширения… 

 



H = 



U + 



p





Tir110830-uch2-t-V1     02:06 

Термодинамические функции 

веществ 

 

при 1 атм и 298 К

 

Вещество

 



H

298

o

, кДж/моль

  

N



2

 



O

2

 



C

гр



 

H



2

 



Fe 

H



2

O

г



 

241,8 



H

2

O



ж

 



285,8 

H

2



O

к

 



291,8 


CO

2

 



393,5 


CH

4

 



74,9 


Fe

3

O



4

 



1117,1 

NO

2 (



г

)

 



+34,2 

H

2

 + 1/2 O

2

 = H

2

O

  

 0 



   0     -241,8 

  

H

2

O

г

 = Н

2

О

ж

  

-241,8    -285,8 

 



Н = -285,8 – (-241,8)= 



   = -44 кДж 

Расчет энтальпии образования угарного газа (СО)

  


Озон

 

и 

кислород

 



O

2

 

= 2 

O

3

  

Δ

H -? 

(кДж/моль)

 

 

O

2



 + 2 H

2

 = 2 H



2

O + 484 


кДж

 

O



3

 + 3 H


2

 = 3 H


2

O + 870 


кДж

 

 



   3O

2

 + 6 H



2

 = 6 H


2

O + (


484*3=1452

) кДж


 

   6 H



2

O + (


870*2=1740

) кДж = 


2 O

3

 + 6 H



2

  

____________________________________ 



     

 

3 O

2

 = 2 O

3

 - 288 

кДж

 

  

 

 

 

 

Δ

H = +144 

кДж/моль


 

Расчет энтальпии образования глюкозы

  


Завод в Оппау после разложения нитрата аммония (Германия, 1921г.)

  


Тепловые машины (3)  

«Война и мир», С.Бондарчук, 1966 

Энергия не возникает? 

Энергия не возникает? 

Испытание РДС-6с состоялось 12 августа 1953 г.  

Энерговыделение - 400 кт. Мощность пускового заряда  40 кт,  

меньшая часть, 10-20% энергии, выделилось за счет синтеза,  

остальное - деление нейтронами урановых оболочек.

  

http://nuclear-weapons.nm.ru/russia/weapons/first-bombs/termonuclear.htm 



6

Li + n = 

3

H + 

4

He + 4,8 МэВ 

3

H + 

2

H = 

4

He + n + 17,6 МэВ 

(1 МэВ = 9,65*10

7

 кДж/моль) 

Условно-равновесный процесс 

(start01.avi) 



Теория и эксперимент.  

Быстрые экзотермические процессы 

       Реакция горения черного пороха из учебников: 



             2 KNO

3

 + S + 3 C = K

2

S + 3 CO

2

 + N

2

 

Реакция горения черного пороха для практических расчетов:  



74 KNO

3

 + 96 C + 30 S + 16 H

2

O =  

35 N

2

 + 56 CO

2

 + 14 CO + 3 CH

4

 + 2 H

2

S + 4 H

2

 +  

 + 19 K

2

CO

3

 + 7 K

2

SO

4

 + 8 K

2

S

2

O

3

 +  

 + 2 K

2

S + 2 KSCN + (NH

4

)

2

CO

3

 + C + S 

Кровопускание 

Юлиус Роберт Майер (1814-1878) 

     


Производя многочисленные кровопускания на рейде в 

Батавии, Майер заметил, что «кровь, выпускаемая из 

ручной вены, отличалась такой необыкновенной 

краснотой, что, судя по цвету, я мог бы думать, что я 

попал на артерию». 

 

     



Он сделал отсюда вывод, что «температурная 

разница между собственным теплом организма и теплом 

окружающей среды должна находиться в 

количественном соотношении с разницей в цвете обоих 

видов крови, т.е. артериальной и венозной... Эта 

разница в цвете является выражением размера 

потребления кислорода или силы процесса 

сгорания, происходящего в организме». 

 


Емкости для созревания пива

 

Каталог: wp-content -> uploads -> 2016
2016 -> Беттің және ауыз қуысы ағзаларының туа пайда болған ауытқуларының көріністерін анықтай білу
2016 -> Анатомо-физиологические особенности кожи. Кожа это трехмерная пограничная ткань Кожа
2016 -> Аппарат для локальной криотерапии фирмы tur therapietachnik GmbH
2016 -> Анальный полип. Что такое анальный полип?
2016 -> Уметь распознавать проявления врожденной патологии лица и органов полости рта; уметь распознавать проявления врожденной патологии лица и органов полости рта
2016 -> Дентальная имплантация


Достарыңызбен бөлісу:


©stom.tilimen.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет