1Термодинамиканың негізгі түсініктері. Термодинамиканың бірінші бастамасы
жүктеу/скачать 0,9 Mb.
|
Тезисы лекции (4)
| Q1 = Q2 + ΔQ = 97,8 ккал = 68,1ккал + 29,7 ккал.
Сонымен, бірінші реакцияның жылу эффектісі және екінші реакциядағы жылу мөлшерінің қосындысы өзара тең, соңғы реакцияның жылу эффектісі заттың алғашқы жағдайымен байланысты. Реакциялардың жылу эффектілері реакцияға қатысатын заттардың алғашқы және соңғы температураларымен байланысты. Бұл байланыс энергияның сақталу заңын қолдану арқылы анықталады. Мысалы, Т0 температурада А заттан В заты түзілетін болса, ал В зат түзілгеннен соң, температура Т1-ға жетті десек, сонда В дененің сіңірген жылу мөлшері өзінің жылу сыйымдылығына (С2) байланысты. Сонда сіңірілген жылу С2(Т1 – Т0) тең болады. Егер де В денесі қызса, онда А заты Т1 температурадан Т0 температураға дейін суынады, сонда жұмсалған жылудың мөлшері С1(Т1 – Т0) тең болады. Энергияның сақталу заңына сәйкес реакциялардағы сіңірілген және бөлініп шыққан жылудың барлық мөлшерінің қосындысы нольге тең, яғни соңғы айналу процесінің энергия жүйесінің қоры процестегі алғашқы энергия қорына тең болу керек: Q0 – C2(T1 – T0) – Q1 + C1(T1 – T0) = 0 А заттың энергия қоры – Q0 B жүйенің барлық энергиясы – Q1 – C2(T1 – T0) – A заттың сіңірген энергиясы, +С1(Т1 – Т0) – А денесінің шығарған жылуы. Өзгерткенде былай болады: С1(Т1 – Т0) – C2(T1 – T0)= Q1 – Q0; (Т1 – Т0)(C1 – C2) = Q1 – Q0 , одан C1 – C2= ; Ал Т1 – Т0 = 10болса, C1 – C2= Q1 – Q0 . Сонымен, реакция нәтижесінде өзінің температурасы 10 өзгерсе, онда ол реакцияның жылу эффектісі реакцияға түскен және одан түзіліп шыққан заттардың жылу сыйымдылықтарының айырмасына тең болады. Бір г-моль газдың тұрақты қысымдағы және тұрақты көлемдегі мольдік жылу сиымдықтары айырмасының мөлшері газдың универсал тұрақты санына тең болады деп газдардың жылу сиымдақтарымен танысқан кезде айтылған болатын. Егер тұрақты қысымда немесе тұрақты көлемлегі газдар арасында реакция жүретін болса, онда жылу сиымдықтары әр түрлі болғандықтан, олардың өзінен шығатын жылу эффектісі де түрліше болады. Тұрақты қысымдағы жылу сиымдылығы тұрақты көлемдегі жылу сиымдықтан артық, сондықтан газдар арасында реакция жүрген кезде, көлемі тұрақты болғанда шығатын жылу мөлшері көп болып шығуға тиісті. Егер тұрақты көлемде газдың жылу эффектісі Qv болса, ал тұрақты қысымдағы жылу эффектісі Qp ,болса, сонда айырмасы Qv – Qp = ΔQ . Өйткені соңғы жағдайда газ ұлғайса, сыртқа R-ге тең жұмыс істеледі, сондықтан осы жұмыстың есесіндей жылуды кем бөліп шығарады, яғни Qv = Qp + R , Мұндағы R – газдың 10 С жылынғандағы жылу мөлшері. Ал егер жүйе Т0-қа жылынса, онда: Qv = Qp + RT немесе Qv = Qp + 1,987T. Егер реакция қатты немесе сұйық фазаларында жүрсе, көлемдік ұлғаю коэффициенті (β) аз болғандықтан, жылу нәтижесінде реагенттердің көлемдері өте аз шамада өзгереді; егер реагенттер газдар болса, онда жылу нәтижесінде олардың көлемі көп шамада өзгереді. Сондықтан мұндай үлкен өзгерістерді ескеруге тура келеді: Qv = Qp + 1,987T(n – n0), Мұндағы (n – n0) реакцияға дейінгі және одан кейінгі граммольмен алынған көлемдердің шамасы. Түзіліс жылуы деп 1 атм. қысымда және 250 С температурада құраушы элементтерден 1 г-моль зат түзілген кезде бөлініп шығатын жылу мөлшерін айтады. Заттың түзіліс жылуы берілген қосылысқа тән болады; жылу мөлшерінің Менделеевтің периодтық системасында элементтің тұрған орнымен белгілі бір байланысы бар. Элементтері қосылысқа қатысатын жай заттардың молекулаларынан жаңа зат түзілмес бұрын, олардың молекулалары атомдарға ажырайды; бұл процесс эндотермиялық процесс (- Q1). Сонан кейін ажыраған атомдардан жаңа зат түзілу процесі жүреді. Бұл – әруақытта экзотермиялық процесс (+Q2). Сонда түзіліс реакциясының жылу эффектісі осы екі жылудың алгебралық қосындысынан тұрады: Q0 = Q2 + (- Q1). Еріткіштің көп мөлшерінде бір г-моль затты еріткенде бөлініп шығатын немесе еру үшін сырттан сіңірілетін жылу мөлшерін еру жылуы деп атайды. Еру процесінде байқалатын жылу эффектісі еритін зат пен еріткіштің табиғатына және олардың тазалығына тәуелді болады. Бір г-экв қышқылмен бір г-экв сілтінің нейтралдануы кезінде бөлініп шығатын жылу мөлшерін нейтралдау жылуы деп айтады. Күшті қышқылды күшті негізбен нейтралдағанда бөлініп шығатын жылу мөлшері тұрақты болып, 13,7 ккал-ға тең болатыны анықталған. Бірақ бұл заңдылық әлсіз қышқылды әлсіз негізбен нейтралдағанда сақталмайды. Бір г-моль зат жанғанда бөлініп шығатын жылу мөлшерін жану жылуы деп атайды. Көпшілік жағдайда жану жылуын органикалық қосылыстар шығарады. Жаттардың жануы көмір қышқыл газ және су түзілуімен бітеді. Жану жылуы іс жүзінде калориметрлік бомба арқылы анықталады. Калориметр бомбасы – қалың қабырғалы бұранда бұралып тығыз жабылатын қақпағы бар металл ыдыс. Оның ішінде жоғары кернеулі токпен қыздырылатын спираль орнатылған. Сол спираль арқылы зерттелетін зат тұтандырылып жіберіледі. Зат толық жанып кету үшін 25 атмосфералық қысымда оттегі жіберіледі.Калориметрлік бомба, массасы белгілі су құйылған цилиндрдің ішіне қойылады; сонан кейін бомбадағы затты жандырып, цилиндрдегі судың температурасының жоғарылауына қарап, бөлініп шыққан жылудың мөлшерін анықтайды. жүктеу/скачать 0,9 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|