Московский Авиационный Институт

(Технический Университет)

Кафедра физической химии

Курсовая работа на тему:

"Химическая термодинамика"

Выполнил:

Павлюк Д.В

Проверила:

Селиванова С.И.

Содержание:
I. Теоретическая часть
1. Введение……………………………………………………………..3
2. Законы термохимии…………………………………………………3
3. Элементы термодинамики………………………………………….4
4. Первое начало термодинамики…………………………………….5
5. Элементы второго начала термодинамики………………………..9
6. Энтропия…………………………………………………………….11
II. Экспериментальная часть………………………………………16
III. Расчетная часть…………………………………………………17
Список используемой литературы……………………………………19

В результате химической реакции выделяется или поглощается энергия, так как реакция сопровождается перестройкой энергетических уровней атомов или молекул веществ, участвующих в ней, и веществ, образующихся в ходе реакции.
Реакции, при которых наблюдается выделение энергии, называются экзотермическими (Q>0).
Реакции, идущие с поглощением энергии, называются эндотермическими (Q0).
Если работа совершается системой, то А — положительная величина; если же работа совершается над системой, то А отрицательна (например, сжатие газа).
Как Q, так и А в уравнении (1) характеризуют процесс и от состояний системы (начального и конечного) зависят неоднозначно, так как из начального состояния подойти к конечному состоянию можно разными путями и с различным поглощением энергии и различной величиной работы. Поэтому уравнение (1) мы не можем записать в дифференциальной форме, так как только одно приращение ?U однозначно определяется параметрами состояния р, v, Т.
Если известен закон изменения параметров в данном процессе, то уравнение первого закона термодинамики можно записать в дифференциальной форме и исследовать математически. В области применения химических реакций наиболее часто встречаются процессы, протекающие при постоянном объеме
(изохорический) и при постоянном давлении (изобарический).

1. Изохорический процесс: v = const. В этом случае параметры р и Т связаны между собой уравнением Гей-Люссака, р/Т = const. Уравнение

(1) записывается в дифференциальной форме: dQ=dU+dA. (3)
Но если объем постоянен, значит работа расширения или сжатия газа совершаться не может: dA==pdv=0. Следовательно, dQ = - dU; приравниваем частные производные по температуре:

[pic]

или

dU = CvdT, (4)

где Сv — теплоемкость при постоянном объеме. Уравнение (4) позволяет вычислять изменение внутренней энергии системы при изменении температуры, если не происходит каких-либо изменений агрегатного или полиморфного состояния.
Как известно, при химической реакции внутренняя энергия изменяется: если энергия выделяется, то это соответствует уменьшению запаса внутренней энергии, и наоборот. Поэтому тепловой эффект и изменение внутренний энергии имеют обратные знаки:

U = -Qv.

(5)

2. Изобарический процесс: р = const. В этом случае по закону Гей-Люссака v/T= const. Кроме того, из уравнения (3) не выпадают отдельные члены, так как при постоянном давлении расширение и сжатие газа возможно, как и нагревание и охлаждение. В этом случае dQ=dU+pdv. После интегрирования в пределах 1—2 получим:

[pic]
Выражение в скобках (U + pv) представляет собой термодинамическую функцию, которую назовем энтальпией Н:

H=U+pv. (6)
Энтальпия — это энергосодержание системы, включающее внутреннюю энергию и работу. Тогда

[pic] (7)
Если система поглощает энергию Q1-2, то ?Н больше нуля, и если в этой системе происходит химическая реакция, то она будет эндотермической:

[pic] (8)
Так как в дальнейшем мы будем использовать понятие разности энтальпий химической реакции, то необходимо помнить соотношение:

|Экзотермические реакции |Эндотермические реакции |
|[pic]?H0 |?H>0; QpO.
Вода вращает турбину при перепаде уровней воды: верхний бьеф — нижний бьеф плотины: